永安市位于闽中偏西，闽中大谷地南端，沙溪河中游地段，处武夷山脉与戴云山脉的过渡地带。 大约界于东经116°56'- 117°47'，北纬25°33'- 26°12'，东西宽82公里，南北长约71公里。东靠大田县，西邻连城、清流，南毗漳平、龙岩，北接三元、明溪。市中心距三明市区50公里，离福州340公里，到厦门360公里。永安是闽西北交通枢纽，鹰厦铁路贯穿其中，每日过往列车达28车次，公路网络四通八达，境内的 205国道和305省道可便捷通往闽东南沿海和省外。
永安地貌素有"九山半水半分田"之称，地势东、西、南三面高，中部低，山地、丘陵多（占90.87%），盆谷、平原少（占6.23%），九龙溪横贯东南。典型的丹霞地貌、喀斯特地貌造就了永安许多奇峰异景。境内群山叠拥，山体多呈北东-南西或北西-南东方向展布，海拔相对高差大，千米以上山峰84座，最高点罗坊棋盘山海拔1705.7m，最低点贡川沙溪沿岸仅150米，高差达1555.7 米。山地、丘陵区域面积401.41万亩，占全市面积的90.93%，低山的风化壳较深，土壤砂性强，土层深厚，水湿条件优越，植被覆盖好，森林茂密，是永安主要的毛竹、林业基地；盆谷、平原多分布于山地外缘，沙溪及其主要支流文川溪、燕江等河谷两岸，面积近40万亩，占9.07%，自然条件差异小，土壤肥沃，水热条件最为优越，地质松软、多为中偏酸性，是永安水稻、蔬菜等作物的集中产地。
永安依山傍水，雨量充沛，日照时间长，霜期短，热量资源充足，属典型的亚热带季风山地气候，有"一山有四季，十里不同天"的立体气候特点。四季夏长冬短，气候温暖湿润，年均气温19.1℃，无霜期301天，年均日照1766.1小时，年降雨量1688毫米，年均降雨日数130-169天，适于常绿阔叶林等亚热带林木生长，粮食作物年可二熟或三熟，便于人们生活和生产活动。
永安溪流密布，有大小河流73条，总长386.4公里，流域面积2500平方公里，分属沙溪、尤溪、九龙溪水系，具有坡度陡、落差大、水量多、水质好和含沙量少等特点，能充分满足工农业生产和人畜用水。