Es una provincia muy llana con costas bajas al sur. Al norte, el litoral es alto y tiene grandes bahías, como las de Manatí, Malagueta y Puerto Padre.
La temperatura media anual fluctúa entre los 24 y 27 grados Celsius. Hacia el litoral hace más calor.
El viento predominante es del noreste al este. Los ríos mas importantes son el Jobabo y el Sevilla, ambos con desembocaduras en la costa sur de la provincia. Su porción central forma parte del Peniplano de Florida-Camagüey-Las Tunas, desde donde descienden numerosos ríos como el Jobabo, el Sevilla y el Hormiguero, hacia el sur, y Yarigna, Manatí, Naranjo y Chaparra, al norte, que riegan sus fértiles tierras. Los cultivos de cana de azúcar, viandas, hortalizas frutales y otros productos, constituyen la base económica fundamental del territorio. Igualmente, Las Tunas cuenta con seis centrales azucareros, cuatro de los cuales se hallan entre los de mayor capacidad productiva del país; además, posee dos fabricas de levadura forrajera (a partir de derivados de la cana de azúcar); una procesadora de fibra de kenaff; una pasteurizadora; fábricas de queso y de otros productos alimenticios, junto a diversos centros fabriles.
La provincia cuenta con tres puertos marítimos (Guayabal, al sur, y Manatí y Carúpano, al norte, dedicados fundamentalmente a la exportación de azúcar. En ambas radas funcionan terminales de embarque a granel. En el renglón pecuario, se encuentra en primer lugar el ganado vacuno lechero, seguido del porcino y el avícola.
Cuenta con ocho municipios: Amancio Rodríguez, Calixto García, Colombia, Jesús Menéndez, Jobabo, Majibacoa, Manatí, Puerto Padre y Las Tunas, cabecera provincial.