Phú Lâm là xã thuộc vùng bán sơn địa của huyện Tĩnh Gia, cách trung tâm huyện lỵ 12km, c ách th ành phố Thanh Hóa 60km.

 Phía Đông giáp xã Trúc Lâm,

 Phía Tây giáp xã Phú Sơn,

 Phía Nam giáp xã Tùng Lâm v à xã Tân Trường,

Phía Bắc giáp xã Nguyên Bình.

 Địa hình Phú Lâm theo thế lòng chảo nghiêng dần từ Tây sang Đông. Do cấu tạo tự nhiên v à đặc điểm của địa hình nên qu á trình sạt lở v à xói mòn đất diễn ra thường xuyên, ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình sản xuất, canh t ác v à đời sống của người dân trong xã.

 Cũng như các địa phương khác trong khu vực, xã Phú Lâm nằm trong tiểu vùng khí hậu ven biển tỉnh Thanh Hóa, chịu ảnh hưởng của chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa gồm 4 mùa: xuân, hạ, thu, đông. Đặc trưng chung của kiểu thời tiết này là nền nhiệt độ tương đối cao, mùa hè nóng, mưa nhiều v à mùa đông lạnh, ít mưa. Tổng nhiệt 14, 15 độ trung bình năm từ 8.600-9.0000 C. Biên độ nhiệt cả năm dao động từ 12-130 C. Tổng lượng mưa cả năm trung bình 1.500-1.600mm (thuộc khu vực có lượng mưa trung bình trong vùng), lượng mưa phân bố không đều trong các tháng, thường tập trung vào tháng 8, 9,10 hằng năm.

Ở Phú Lâm có hai loại gió chính là: gió mùa mùa hè và gió mùa mùa đông. Gió mùa mùa hè mang theo hơi ẩm mát (gió Đông Nam) và gió Tây Nam khô nóng (gió Lào) nhiệt độ trong ngày từ 37-410 C.

Gió mùa mùa đông (gió Đông Bắc) mang theo không khí lạnh, khô và thỉnh thoảng có mưa phùn. Nguồn tài nguyên nước của xã rất phong phú. Nguồn nước mặt chủ yếu được khai thác từ 7 hồ đập (đập Đồng Giếng, đập Khe Đôi, đập Khe Dẻ, đập Thung Sâu, đập Dự Quần, đập Thung Cối, đập Khe Dứa) và các đập, bai ngăn nước nhỏ, cùng hệ thống khe suối có trên địa bàn. Hệ thống hồ, đập, suối này là nơi cung cấp nguồn nước ngọt dùng trong sinh hoạt và sản xuất cho nhân dân.

Bên cạnh đó, xã Phú Lâm còn nằm trong dải nước ngầm đồng bằng ven biển Thanh Hóa. Theo tài liệu khảo sát sơ bộ của Trạm Dự báo và phục vụ khí tượng thủy văn Thanh Hóa, nguồn nước ngầm ở Phú Lâm tương đối dồi dào, chất lượng tốt và có trữ lượng lớn, lưu lượng các giếng khoan đạt 9-10m3 /s, nhưng phân bố không đều tùy thuộc vào địa hình dọc theo triền khe suối. Hiện nay, 90% hộ dân xã Phú Lâm đã khai thác nguồn nước ngầm qua hệ thống giếng khoan, giếng khơi và tận dụng nước mưa để dùng trong sản xuất và sinh hoạt.