Xã Tùng Bá sau sáp nhập có vị trí địa lý: Phía Bắc giáp xã Lùng Tám; phía Đông giáp xã Đường Thượng, xã Du Già và xã Minh Sơn; phía Nam giáp xã Ngọc Đường; phía Tây giáp xã Thuận Hòa của tỉnh Tuyên Quang.
Tổng diện tích đất tự nhiên trên địa bàn xã 12.049,38 ha. Trong đó diện tích đất sản xuất nông nghiệp là 967.23ha; đất trồng cây hàng năm 917.37 ha; đất lâm nghiệp 9.901,20 ha; còn lại là các loại đất khác 264ha.
Là xã có địa hình chủ yếu là đồi núi trung bình và đồi núi cao, phân thành 3 dạng chính đặc trưng là:
Địa hình đồi trung bình - cao, chiếm khoảng 89% tổng diện tích tự nhiên toàn xã, gồm các thôn: Hồng Minh, Khuôn Phà, Nà Lòa, Khuôn Làng, Bảo Mào, Nà Vàn, Nặm Rịa có độ dốc 10 - 250 chủ yếu là đất rừng sản xuất và phòng hộ.
Địa hình đồi núi thấp, tương đối bằng phẳng, chiếm khoảng 11% diện tích, có độ dốc từ 0 - 100 được phân bố đều ở 8 thôn: Tát Kà, Nà Thé, Nà Giáo, Phúc Hạ, Hồng Tiến, Bản Đén, Nà Phày, Hồng Minh.
Địa hình thung lũng khá bằng phẳng, xung quanh là đồi núi cao. Đây là khu vực tập trung dân cư và canh tác nông nghiệp.
Tài nguyên rừng của xã khá phong phú, chủ yếu là rừng nguyên sinh, có nhiều chủng loại động, thực vật đa dạng và phong phú. Có nhiều loại lâm, thổ sản quý có giá trị kinh tế cao như: Gỗ đinh, trai, nghiến, lát, mật ong rừng, mộc nhĩ... Trên địa bàn xã cũng có nhiều động vật quý hiếm như: Hổ, gấu, voọc mũi hếch, khỉ, sơn dương, gà rừng. Đặc biệt hiện nay, rừng trên địa bàn xã có loài thực vật như: Đinh, nghiến, dổi, sến, pơ mu... thuộc nhóm nguy cấp trong danh sách của Sách đỏ. Những năm gần đây, thực hiện chủ trương, chính sách của Đảng và Nhà nước, Đảng bộ và nhân dân xã Tùng Bá đã ra sức bảo vệ vốn rừng còn lại và tích cực trồng phủ xanh những đồi núi trọc nhằm tăng tỷ lệ che phủ rừng trên địa bàn. Đất rừng của xã được nhân dân tích cực trồng với nhiều loại cây, phục vụ cho việc phát triển kinh tế lâm nghiệp như: Xoan, keo, dổi, mỡ...Đến năm 2020, tỷ lệ che phủ rừng của xã đạt trên 60%.
Tùng Bá là vùng đất giàu tài nguyên khoáng sản mà không phải địa phương nào cũng có, như: Sắt, chì, kẽm và bạc.. Hiện nay đã có một số cơ sở khai thác trên địa bàn xã. Tuy nhiên đây là nguồn tài nguyên có hạn, do đó, cần đặt ra các giải pháp để khai thác có hiệu quả, bền vững nguồn tài nguyên này.
Hệ thống sông, suối của xã Tùng Bá phân bổ tương đối đồng đều. Hầu như thôn nào trên địa bàn xã cũng có suối chảy qua. Trên địa bàn xã có lớn nhất là dòng sông Ma (Ta Làng) với chiều dài khoảng 19km. Dòng sông chảy qua giữa trung tâm xã và xuôi về xã Yên Định (huyện Bắc Mê), dòng sông này được khởi nguồn từ đỉnh núi Ba Tiên (nơi giao nhau giữa 3 huyện Vị Xuyên - Yên Minh - Quản Bạ). Ngoài ra, trên địa bàn xã còn có suối Khuôn Phà (chảy qua các thôn Khuôn Phà, Hồng Minh, Nà Lòa; được bắt nguồn từ xã Minh Sơn, huyện Bắc Mê); suối Tát Kà chảy qua thôn Tát Kà và Khuôn Làng; suối Bản Mào, suối Bản Kiếng, suối Nặm Rịa...Tất cả các con suối Khuôn Phà, Bản Mào, Bản Kiếng, Nặm Rịa đều hợp lưu vào dòng sông Ma. Nguồn nước từ sông và các con suối trên địa bàn xã có vai trò quan trọng, phục vụ nhu cầu sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp cũng như phát triển các công trình thủy điện vừa và nhỏ trên địa bàn xã. Vào mùa mưa, do lượng nước từ thượng nguồn cao, độ dốc lớn nên thường xuyên xảy ra lũ ống, lũ quét, gây sạt lở đất và hoa màu, khó khăn cho việc đi lại và sinh hoạt của người dân.
Khí hậu xã Tùng Bá ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều, được chia thành 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Vào mùa mưa thường gây sạt lở đất đá, ảnh hưởng đến đời sống của nhân dân. Nhiệt độ trung bình năm là 23 - 250c; mùa hè nền nhiệt trung bình 21,60c; mùa đông nhiệt độ trung bình 19,60c, thời tiết thường rét đậm, hanh khô, xuất hiện sương muối, hiện tượng sương mù nhiều. Nhìn chung, khí hậu của xã phù hợp để phát triển nhiều loại cây ăn quả, nhiều loại rau, hoa màu và cây công nghiệp, chăn nuôi gia súc, gia cầm. Tuy nhiên, do đặc điểm khí hậu của xã và địa hình có độ dốc lớn, do đó vào mùa mưa thường xảy tra tình trạng lũ quét, xói mòn, lở trôi đất đá. Mùa khô thiếu nước gây ảnh hưởng không nhỏ tới đời sống, sản xuất của người dân.
Hệ thống giao thông trên địa bàn xã trước đây chủ yếu là đường đất (đường mòn đi bộ cho người và ngựa thồ). Đến nay hệ thống giao thông đường bộ của xã được phát triển và mở rộng; các thôn bản cơ bản có đường bê tông nông thôn.