吴川地势北高南低，缓缓向海倾斜，东北、西北为低丘陵山区，低丘陵区面积约占总面积的65%；中部是鉴江、袂花江冲积平原；东南为台地；海岸线属沙丘。境内河流纵横交错，鉴江横贯南北，袂花江、梅江、三丫江、塘河、板桥河、乌泥河等江河均流入鉴江，汇合出海，每年过境水量达55.5亿立方米。

吴川属亚热带海洋性季风气候，气候温和，夏长冬短，冬无严寒，夏无酷暑，雨量丰沛，日照充足，1979—2000年的年平均温度为23.4℃、年平均日照时数为1972.1小时、年平均降水量为1568.1毫米。是一座亚热带海滨城市。

吴川自然环境得天独厚，自然资源丰富。水资源充沛，平均每人占有量0.7万立方米。土地资源肥沃，野生动植物种类繁多，生物资源共有285科782种；农作物资源共有37科97种，主要有水稻、番薯、花生、甘蔗等；鱼类资源有95科238种，其中海洋鱼类资源77科175个品种，主要有：马鲛、鳘鱼、黄花、石斑、海蜇、海参、对虾、青蟹、花蟹、沙螺等；淡水鱼类资源计有18科63个品种，主要有鳙鱼、鲩鱼、 青鱼、鲮鱼等四大家鱼，还有鲤鱼、罗非鱼、塘虱鱼、木鱼、鲶鱼、黄鳝、泥鳅等品种；吴川森林树种共有42科77属119种，其中乡土种51个、引种68个，2000年，全市共有森林面积276329亩，森林以桉、木麻黄为当家树种；矿产资源有花岗石、石墨矿、钛铁矿、玻璃砂、黄金矿、锆英石、磷矿、褐铁矿、白土泥等品种，吴川矿产品种不多，但品位较高，石墨平均品位5.62%，含碳量为5.71%，玻璃砂含硅量为98.6%，钛品位位于全国第三。

吴川滨江临海，历史悠久，文化积淀深厚，旅游资源丰富。吴川海岸线全长70.02公里，海湾多，既有礁石地貌，又有一望无垠的海沙，海水无污染、清澈见底。著名的吉兆湾，海湾长达11.2公里，十曲九弯，风景奇丽，而且水净滩长，沙粒适中，年平均温度22.9℃，是避暑休闲、水上运动的最佳场所，1994年5月经广东省人民政府批准建设吉兆湾省级度假区，2000年建成为3A级旅游景区。梅菉是粤西有名的商埠古镇之一，自古有“小佛山”之称，“东通广肇，西达廉琼，南连吴水，北控高城”。梅菉民众闹元宵，起源于明代，流行于清代，以“飘色、泥塑、花桥”（被称为“吴川三绝”）三项活动为主要内容，20世纪90年代后期，改为“政府主办、经贸搭台、民间艺术唱戏”，梅菉元宵节成为吴川经贸活动、招商引资的一张名片，打造了吴川经贸旅游活动的著名品牌。