Tân Khai là trung tâm huyện lỵ của huyện Hớn Quản, nằm cách trung tâm thị xã Bình Long về phía nam 7 km. Phía đông tiếp giáp xã Phước An với chiều dài giáp ranh 10 km và xã Tân Quan, chiều dài giáp ranh 5 km, lấy suốt Xa Cát làm ranh giới. Phía Tây tiếp giáp xã Đồng Nơ, chiều dài giáp ranh là 9km, lấy ranh giới là đường lô cao su. Phía nam tiếp giáp xã minh hưng (huyện Chơn Thành), chiều dài giáp ranh 10 km, lấy suối Tàu Ô, suối Lạnh (còn gọi suối Tà môn) làm ranh giới. Phía bắc tiếp giáp xã Thanh Bình, chiều dài giáp ranh 6 km, lấy suối nhỏ (còn gọi là suối Con) chảy ra ao cá Bác hồ, băng qua quốc lộ 13 ra suối Xa Cát làm ranh giới. Là vùng đất tương đối bằng phẳng, thấp dần từ Bắc xuống Nam. Các quy luật tự nhiên tác động lên vùng đất này tạo nên nhiều dạng địa mạo khác nhau: có vùng bị bào mòn, có vùng tích tụ (do có sự lắng đọng của các vật liệu xâm thực theo dòng chảy), có vùng vừa bị bào mòn, vừa tích tụ và lắng đọng.
Diện tích tự nhiên 4.281,26 ha, chia thành 07 khu phố. Tính từ bắc xuống nam, Tân Khai có chiều dài 7 km, tính từ Đông sang Tây, nơi rộng nhất là 8km, nơi hẹp nhất là 4 km, có suối Bàu Nát chảy qua và được bao bọc bởi các con suối: phía bắc là suối Con, suối Xa Cát, phía nam là suối Tàu Ô.
Phần lớn diện tích là đất xám chiếm 92%, còn lại là đất đỏ bazan, đất này phù hợp với việc trồng các loại cây lương thực như lúa, mỳ, đậu, các loại cây công nghiệp như hồ tiêu, điều, cao su và chăn nuôi gia súc, gia cầm.
Trước đây, trong tổng diện tích đất tự nhiên của Tân Khai là 4.281,26 ha thì rừng chiếm 2.000 ha, rừng có nhiều gỗ quý như giáng hương, gia đá, dầu và các loại cây thuộc họ mây, tre, nứa, lồ ô,… Rừng là môi trường sống của muôn thú như: hươu, nai, mễn, trâu, bò rừng và các loài chim quý, là nơi che chở cho các đơn vị bộ đội, du kích trong những năm đánh mỹ ác liệt. Tuy nhiên, theo sự phát triển kinh tế với sự tăng dân số cơ học, đến nay diện tích rừng tự nhiên ở Tân Khai không còn, thay vào đó là những cánh rừng cao su. Khoáng sản có các loại đá phún, sỏi trắng, cát, đất sét đó là những nguyên vật liệu phục vụ cho xây dựng rất tốt.
Xuyên dọc theo chiều dài của Tân Khai là Quốc lộ 13, đoạn chạy qua Tân Khai có tổng chiều dài 7 km, chia Tân Khai thành hai nửa Đông và Tây Quốc lộ 13. Đây là con đường giao thông huyết mạch nối Bình Phước – Bình Dương –Thành phố hồ Chí minh với các tỉnh, thành cả nước. Trong cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp và đế quốc mỹ, Đường 13 cùng với những chiến công vang dội của quân và dân ta đã trở thành con đường “máu và nước mắt” đối với kẻ thù. Ngoài ra, còn có các tuyến đường nhựa liên xã nối Tân Khai với các xã phía đông và phía tây như các tuyến Tân Khai - Đồng nơ, Tân Hiệp, Minh Đức; Tân Khai – Tân Quan và hệ thống đường liên ấp, liên tổ rất thuận lợi cho việc đi lại sản xuất và sinh hoạt của nhân dân.
Tân Khai nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ổn định của vùng miền Đông nam Bộ: nắng nóng và mưa nhiều, độ ẩm khá cao. một năm khí hậu phân chia thành hai mùa rõ rệt. mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4. mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, mùa này khí hậu mát mẻ, ẩm ướt, cây cỏ tốt tươi, là mùa trồng tỉa của cư dân Tân Khai, là lúc sản xuất tấp nập. Khí hậu ở đây hầu như không có mùa đông nhưng biên độ chênh lệch giữa ngày và đêm khá lớn, ban ngày nắng nóng nhưng ban đêm nhiệt độ giảm dần.