Tonya İlçesi, Doğudan Düzköy ve Maçka, Güneyden Gümüşhane İline bağlı kuzeyden ve batıdan Vakfıkebir ile Şalpazarı ilçeleri ile çevrilidir.
Trabzon ilinin denize sahili olmayan bir ilçesidir. Denizden yüksekliği 755 metredir. Arazi genel olarak engebelidir. Yüksek dağ sıralarına rastlanmamakla birlikte mevcut tepeler kuzeyden güneye doğru uzanır. Bu uzantılar arasında bulunan Fol Deresi ile Çamlık Deresi Vadisi Tonya sınırları içinde kalır. İlçe merkezi Fol Deresi Vadisinde kurulmuştur. Arazi genel olarak engebelidir. Yüksek dağ sıralarına rastlanmamakla birlikte mevcut tepeler kuzeyden güneye doğru uzanır. Bu uzantılar arasında bulunan Fol Deresi ile Çamlık Deresi Vadisi Tonya sınırları içinde kalır. İlçe merkezi Fol Deresi Vadisinde kurulmuştur.
Tonya'nın en yüksek tepesi 1900 m yüksekliğindeki Karakısrak tepesidir. İlçe sınırları içinde büyük akarsu ve göl yoktur. En önemli akarsu Fol Deresi'dir. Fol Deresi Tonya'nın güneyinde Kürtün İlçesi sınırlarındaki Erikbeli Tepesi'nden doğar.
Kuzeye doğru Tonya topraklarını geçtikten sonra Vakfıkebir İlçesi merkezinden Karadeniz'e dökülür. İkinci önemli akarsu Toksar tepesinden kaynağını alarak Beşikdüzü İlçesinden denize dökülen Çamlık Deresi'dir.
Akarsuların rejimi düzenli değildir. Bahar aylarında karların erimesi ile su miktarı artar.
Yaz aylarında azalır. Bununla birlikte yukarıda sözü edilen akarsuların kuruduğu hiç görülmemiştir.
İklim, Karadeniz iklimi ile karasal iklim arasında bir geçiş alanıdır. Karadeniz kenarından yükselen tepeler üzerinde bulunan ormanlar sürekli nem çekerler. Denizden gelen su buharı burada yoğunlaşır, sis haline gelir. Bu nedenle özellikle yaz aylarında günlerin büyük bir bölümü sisli geçer. Güneşli havalar daha çok sonbaharda görülür. Yaz aylarında ortalama sıcaklık 20 derece, kış aylarında 6-7 derece civarındadır.
Çevrede iklimin etkisiyle bitki örtüsü bir paralellik gösterir. Arazinin büyük bir çoğunluğunu meralar ve ormanlar kaplar ve yoğun ormanlar ilçenin güney yönündeki Kalmçam Köyü çevresindedir. Bu ormanlar yayvan ve iğne yapraklı ağaçlardan oluşur. Bölgede en iyi yetişen ağaç kızılağaçtır. İnsan emeği olmadan kendi kendine yetişebilmektedir.
