Nằm ở phía Tây Bắc của Việt Nam, Lai Châu nằm cách thủ đô Hà Nội 450km về phía Tây Bắc, có toạ độ địa lý từ 21o51 phút đến 22o49 phút vĩ độ Bắc và 102o19 phút đến 103o59 phút kinh độ Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Vân Nam - Trung Quốc; phía Đông giáp với tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Sơn La; phía Tây và phía Nam giáp với tỉnh Điện Biên. Lai Châu có 273km đường biên giới với cửa khẩu quốc gia Ma Lù Thàng và nhi
ều lối mở trên tuyến biên giới Việt – Trung trực tiếp giao lưu với các lục địa rộng lớn phía Tây Nam Trung Quốc; được gắn với khu vực tam giác kinh tế Hà Nội – Hải Phòng – Quảng Ninh bằng các tuyến Quốc lộ 4D, Quốc lộ 70, Quốc lộ 32 và đường thuỷ sông Đà. Lai Châu có tiềm năng để phát triển dịch vụ – thương mại, xuất nhập khẩu và du lịch, đồng thời, cũng có vị trí chiến lược hết sức quan trọng về quốc phòng, an ninh và bảo vệ chủ quyền biên giới quốc gia. Lai Châu là vùng đầu nguồn và phòng hộ đặc biệt chủ yếu của sông Đà, đảm bảo sự phát triển bền vững của quốc gia, trực tiếp là các công trình thuỷ điện lớn trên sông Đà và vùng châu thổ sông Hồng. Một cầu cầu treo bắc qua dòng suối tại Lai Châu
Địa hình được tạo bởi những dãy núi chạy dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, có nhiều đỉnh núi cao như đỉnh Pu Sa Leng cao 3.096 m. Núi đồi cao và dốc, xen kẽ nhiều thung lũng sâu và hẹp, có nhiều cao nguyên, sông suối. Sông có nhiều thác ghềnh, dòng chảy lưu lượng lớn nên tiềm năng thuỷ điện rất lớn. Lai Châu có đặc điểm địa hình là vùng lãnh thổ nhiều dãy núi và cao nguyên. Phía Đông khu vực này là dãy núi Hoàng Liên Sơn, phía Tây là dãy núi Sông Mã (độ cao 1.800m). Giữa hai dãy núi đồ sộ trên là phần đất thuộc vùng núi thấp tương đối rộng lớn và lưu vực sông Đà với nhiều cao nguyên đá vôi (dài 400km, rộng từ 1 – 25km, cao 600 – 1.000m). Trên 60% diện tích có độ cao trên 1.000m, trên 90% diện tích có độ dốc trên 25o, bị chia cắt mạnh bởi các dãy núi chạy dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, xen kẽ là các thung lũng có địa hình tương đối bằng phẳng như: Mường So, Tam Đường, Bình Lư, Than Uyên… Có đỉnh núi Phan Xi Păng cao 3.143m, Pu Sam Cáp cao 1.700m… Núi đồi cao và dốc, xen kẽ nhiều thung lũng sâu và hẹp, có nhiều sông suối, nhiều thác ghềnh, dòng chảy lưu lượng lớn nên có nhiều tiềm năng về thuỷ điện. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 21 °C-23 °C chia làm hai mùa, mùa mưa và mùa khô