Yên Bái là một tỉnh miền núi, nằm ở khu vực chuyển tiếp giữa miền Tây Bắc và Trung du Bắc Bộ, có vị trí của ngõ của vùng Tây Bắc.

Yên Bái có diện tích tự nhiên 6.882,9 km², nằm trải dọc đôi bờ sông Hồng. Phía đông bắc, Yên Bái giáp hai tỉnh Tuyên Quang và Hà Giang, phía đông nam giáp tỉnh Phú Thọ, phía tây nam giáp tỉnh Sơn La, phía tây bắc giáp tỉnh Lai Châu và Lào Cai. Toàn tỉnh có 9 đơn vị hành chính (1 thành phố, 1 thị xã và 7 huyện) với tổng số 180 xã, phường, thị trấn.

Địa hình Yên Bái có độ dốc lớn, cao dần từ đông sang tây, từ nam lên bắc, độ cao trung bình 600 mét so với mực nước biển và có thể chia làm hai vùng: vùng thấp ở tả ngạn sông Hồng và lưu vực sông Chảy mang nhiều đặc điểm của vùng trung du; vùng cao thuộc hữu ngạn sông Hồng và cao nguyên nằm giữa sông Hồng và sông Đà có nhiều dãy núi.

Do địa hình và thời tiết đã tạo cho Yên Bái có các loại rừng nhiệt đới, á nhiệt đới và ôn đới trên núi cao. Đất rừng màu mỡ, thuận lợi cho phát triển chăn nuôi và trồng rừng sản xuất nguyên liệu giấy. Đất nông nghiệp chiếm gần 10% diện tích tự nhiên, trong đó có cánh đồng Mường Lò rộng 2.300 ha nổi tiếng vùng Tây Bắc. Dưới bàn tay lao động cần cù của người dân Yên Bái đã tạo ra nhiều sản vật có giá trị như: chề, quế, gạo nếp Tú Lệ, cam Lục Yên, nhãn Văn Chấn. Trong lòng đất có nhiều tài nguyên khoáng sản phong phú, trữ lượng lớn với nhiều mỏ kim loại, mỏ nguyên liệu, khoáng sản phi kim; đặc biệt là các mỏ thạch anh, đá fenspat, đá trắng phục vụ chế biến nguyên liệu sản xuất công nghiệp có chất lượng hàng đầu khu vực Đông Nam Á.

Ngoài hai con sông lớn là sông Hồng và sông Chảy, khoảng 200 ngòi, suối lớn nhỏ cùng hệ thống hồ đầm, Yên Bái còn có hồ Thác Bà - hồ nước được tạo nên bởi bàn tay con người có diện tích mặt nước trên 20.000 ha, trên đó có 1.300 đảo lớn nhỏ. Hồ có sức chứa 3–3,9 tỷ m³ nước là điều kiện để phát triển nguồn thuỷ sinh vật và là nguồn năng lượng phục vụ hoạt động của Nhà máy thuỷ điện Thác Bà - Công trình thuỷ điện đầu tiên ở miền Bắc Việt Nam. Hồ Thác Bà cùng với những tiểu vùng khí hậu, các lễ hội, di tích danh thắng của Yên Bái đang trở thành điểm đến của du khách gần xa.