Тюменская область простирается от степей Казахстана до берегов Северного Ледовитого океана и занимает большую часть Западно-Сибирской равнины. По размерам территории область уступает лишь двум субъектам Российской Федерации – Республике Саха (Якутии) и Красноярскому краю.
Протяженность Тюменской области с севера на юг – 2100 км, с запада на восток – 1400 км.
Область располагает заметными в мировом масштабе ресурсами углеводородного сырья, в ее недрах сосредоточена основная часть разведанных запасов нефти и газа России. К уникальным нефтяным месторождениям относятся Самотлорское, Приобское, Федоровское, Мамонтовское и др., газовым и газоконденсатным — Уренгойское, Медвежье, Ямбургское, Заполярное, Бованенковское и др. По оценкам специалистов богатые углеводородные зоны находятся на полуострове Гыдан и в Карском шельфе зоны Ямала. Ведется активное освоение Уватской группы месторождений в южной части области.
Равнинная часть сильно заболочена, с большим количеством озер.
На территории области производится добыча торфа, сапропеля, кварцевых песков, кирпичных и керамзитовых глин, известняков, строительного камня и других полезных ископаемых.
Область располагает богатыми запасами пресной воды, значительными лесными ресурсами, а также ресурсами животного мира. Имеются значительные ресурсы минеральных вод. Большим разнообразием отличаются лечебные термальные воды Тюменской области. Температура термальных вод колеблется в диапазоне 20—80 градусов.
В подземных водах региона содержится более половины российских запасов йода и брома.
В состав Тюменской области входят два равноправных субъекта Российской Федерации: Ханты-Мансийский — Югра и Ямало-Ненецкий автономные округа. На начало 2016 года в области 29 городов (из них 6 с населением свыше 100 тыс. человек, в том числе город Тюмень с населением более 700 тыс. человек), 38 районов, 28 поселков городского типа, 1479 сельских населенных пунктов.
Тюменская область (без автономных округов) граничит: на юге — с Казахстаном, на юго-западе — с Курганской областью, на западе — со Свердловской областью, на севере — с Ханты-Мансийским автономным округом, на востоке — с Томской и Омской областями.
Регион входит в состав Уральского федерального округа.