马尾区位于东经119°37′，北纬25°29′。地处福州市东南部，闽江下游北岸，距闽江口17海里。东濒闽江，西与晋安区接壤，南与仓山区、长乐区隔江相望，东北毗邻连江县，地势西北高东南低。土地面积26435.48公顷，海域面积约44平方千米。
【土地资源】2021年，马尾区面积26435.48公顷。其中湿地为2061.9公顷，耕地939.5公顷，种植园用地806.3公顷，林地14771.73公顷，草地221.62公顷，城镇村及工矿用地3654.76公顷，交通运输用地1011.59公顷，水域及水利设施用地2547.58公顷，其他土地420.5公顷。
【矿产资源】2021年，马尾区发现矿产资源8种。金属矿有钍矿、钍铌矿、铌钍矿、铁锰矿4种4处，为矿化点，远景差。非金属矿有高岭土矿、河砂矿、矿泉水、花岗岩石材矿4种10处。其中河砂矿位于海砂开采区域的禁采线范围内，属禁止开采矿种；高岭土矿点规模小，工作程度低，不具远景；唯一可使用的建筑用石料，资源丰富，受“三区两线”限制影响，工作程度不高，资源储量不明确。年内，全区没有批准开采的矿山。
【森林资源】2021年，马尾区林业用地面积14953.17公顷，按保护等级分为生态公益林面积11705.48公顷（其中国家级公益林9349.81公顷，省级公益林2355.67公顷）、商品林面积3247.69公顷。天然林4609.01公顷，其中天然商品林774.51公顷。按地类分：有林地面积13299.24公顷，疏林地面积331.17公顷，灌木林地面积865.41公顷，未成林地面积86.42公顷。森林蓄积量84.44万立方米，森林覆盖率47.18%。植被属南亚热带雨林小区，经鉴定的有126科304属430种，其中蕨类16科21属26种，裸子植物6科11属19种，被子植物104科272属385种；按生活型分，乔木154种，灌木106种，草本148种，藤本22种；属国家二级保护的树种有香樟、建柏、金毛狗等，零星分布于区内。
【湿地资源】2021年，福建马尾闽江河口湿地省级自然保护区总面积869公顷，其中缓冲区面积447公顷，占保护区总面积的51.44%；实验区面积422公顷，占保护区总面积的48.56%。湿地各类型面积：河口水域400.6公顷，潮间带泥滩467公顷，岛屿（1个）1.4公顷。主要保护对象为重点滨海湿地生态系统和水鸟资源，植物资源主要分布在白猴屿岛上。
【海洋资源】2021年，马尾区海域面积约44平方千米，海岸线58千米；海岛8个，其中居民海岛1个。海域底栖生物近170种，其中软体类近80种，甲壳类近50种。区内浮游植物主要有蓝藻门、绿藻门、裸藻门、金藻门、硅藻门、甲藻门六大类65种，其中硅藻门浮游植物居多。浮游动物主要有腔肠动物门、环节动物门、毛颚动物门、节肢动物门、脊索动物门五大门类，其中桡足类最多，有20多种；其次为水母，有10多种；枝角类主要有小拟哲水蚤、四刺窄腹水蚤、蔓足类幼体、捷氏歪水蚤、火腿许水蚤等。海产鱼类及其他海生动物多产于琅岐东南部闽江口，海水养殖主要品种有鲈鱼、南美白对虾、锯缘青蟹、文蛤、缢蛏等。淡水养殖主要品种有草鱼、青鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼、鲫鱼、鳊鲂、罗非鱼、鳗鲡等，其中草鱼、鲢、鳙为当地人工养殖的传统品种，南美白对虾为区重要养殖品种。
【水资源】2021年，马尾区内闽江过境长度37千米，支流有磨溪、马鞍溪、水塘溪、双头溪、三合溪、上溪、水带溪等14条溪流，河汊纵横，形成网状水系，溪流总平均迳流量1.95亿立方米。地下水资源较贫乏，主要有松散堆积层孔隙水、风化层孔隙裂隙水、基岩裂隙水3种类型，除琅岐岛个别地区水质属咸水、半咸水与山区地带水质含氟铁外，其余水质均良好。