Thị xã Đông Hòa nằm ở phía Nam tỉnh Phú Yên, cách trung tâm thành phố Tuy Hòa khoảng 10 km về phía Nam và cách thành phố Nha Trang khoảng 100 km về phía Bắc theo quốc lộ 1.

Vị trí địa lý:

* Phía Bắc giáp thành phố Tuy Hòa và huyện Phú Hòa.

* Phía Nam giáp huyện Vạn Ninh của tỉnh Khánh Hòa và Biển Đông

* Phía Tây giáp huyện Tây Hòa

* Phía Đông giáp Biển Đông với chiều dài bờ biển gần 50 km kéo dài từ Đông Tác đến đảo Hòn Nưa.

Thị xã Đông Hòa có diện tích 265,62 km², dân số năm 2019 là 119.991 người, mật độ dân số đạt 452 người/km².

Đông Hòa có Quốc lộ 1 chạy qua, Quốc lộ 29 từ cảng Vũng Rô đi thị xã Buôn Hồ, tỉnh Đắk Lắk, tuyến đường sắt Bắc Nam với 2 ga Phú Hiệp và Hảo Sơn, cảng Vũng Rô ra Biển Đông, đặc biệt phía Đông giáp Biển Đông đã tạo cho thị xã một vị trí thuận lợi trong giao lưu, phát triển kinh tế xã hội với các tỉnh lân cận và phát triển kinh tế biển.

Địa hình:

Thị xã Đông Hoà mang đặc thù của đồng bằng duyên hải miền Nam Trung Bộ, dốc và thấp dần từ Tây sang Đông, có 2 dạng địa hình cơ bản sau:

* Vùng đồng bằng: Địa hình bằng phẳng nằm ở phía Bắc của thị xã, thuộc dạng địa hình đồng bằng ven sông, kéo dài từ Tây sang Đông, độ chênh cao nhỏ. Phía Đông là vùng đất cát ven biển, phía Tây Bắc là vùng đất phù sa do hai con sông Đà Rằng và sông Bàn Thạch bồi đắp. Sông Bàn Thạch chảy từ Tây sang Đông qua địa bàn thị xã.

* Vùng đồi núi: Nằm ở phía Nam của thị xã, kéo dài từ Tây sang Đông chiếm khá lớn diện tích tự nhiên của thị xã. Địa hình bị chia cắt khá phức tạp. Độ cao trung bình 400 m đến 500 m, độ dốc vùng núi biến động lớn.

Thủy Văn:

Thị xã Đông Hòa có hai con sông lớn chảy qua đó là sông Đà Rằng và Sông Bàn ThạchSông Bàn Thạch là một trong ba con sông lớn nhất tỉnh Phú YênSông Bàn Thạch xuất phát từ núi cao ở phía Nam và Tây Nam huyện Tây Hoà trên độ cao 1000 - 1500m. Sông Bàn Thạch có tổng chiều dài 58 km. Sông Đà Rằng là con sông dài nhất vùng duyên hải miền Trung, bắt nguồn từ tỉnh Kon Tum trên độ cao 2000 m, chảy qua thị xã theo hướng Tây Đông, có lưu vực nằm trong khu vực có lượng mưa lớn nhất tỉnh. Ngoài ra còn có hồ Đồng Khôn, Hòn Dinh, đập Tân Giang, đập Đồng Lau, Biển Hồ, ba đập bổi khe suối và hệ thống nước tưới của thuỷ nông Đồng Cam, Biển Hồ, thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản.