Huyện Tu Mơ Rông có địa hình phức tạp, bị chia cắt nhiều bởi các sông suối, hợp thủy và núi cao, độ cao trung bình 800-1.000 m, phân bổ ở phía Bắc và Đông của huyện, có nhiều thung lũng hẹp và sâu.
Nhiệt độ trung bình năm khoảng 20 độ C. Do đặc điểm địa hình nên ở những nơi thung lũng hẹp khuất gió nhiệt độ tăng cao về ban ngày và thấp về ban đêm. Khí hậu quanh năm mát mẻ.