张湾区位于湖北省十堰市中部。东与十堰市郧阳区青山镇，茅箭区鸳鸯乡、五堰街道、二堰街道接壤，西与郧阳区鲍峡镇、叶大乡相连，南与房县大木厂镇，茅箭区大川镇交界，北与郧阳区五峰乡、柳陂镇、茶店镇相邻。东经110°26′～110°57′，北纬32°23′～32°47′，东西最大直线距离38公里，南北最大直线距离34公里。
张湾区属亚热带大陆性季风气候，四季分明，冬夏长，春秋短；春季升温快，冷暖变化大；夏季雨热同季，降水不均；秋季降温迅速，秋雨连绵；冬季少严寒；地形复杂，立体气候明显。光、热、水条件较为适宜，年平均日照1889.3小时，平均日照率43%，总辐射106.6千卡/平方厘米。其中，生物辐射50.4千卡/平方厘米。年平均气温15.25℃，最热月7月平均气温27.1℃，最冷月1月平均气温2.6℃，年温差为24.5℃。年平均无霜期246天，年平均降雨1000.8毫米，降水主要集中在7-9月。因地势南高北低，气温由北向南递减，年平均气温南北相差3.5℃，无霜期相差50天左右。