天竜区は、浜松市の面積の約6割を占め、区の中央部を北から南へ天竜川が縦断し、佐久間ダムや水窪ダムなどは、市の水源として重要な役割を果たしています。 北部は長野県と接し、赤石山脈南端の一朶の峰と豊富な森林資源に恵まれた中山間地域です。北遠五名山と言われる山住山、竜頭山、白倉山、秋葉山、光明山は、トレッキングで自然を楽しむ人達に人気があります。また阿多古川、気田川、水窪川、大千瀬川など天竜川の支流沿いに植林されている杉や桧林と渓谷が織りなす四季の風景は、日本三大美林の天竜美林と称されています。良質なお茶の産地としても知られ、自然薯や椎茸など地域の特徴を活かした農作物の生産も盛んです。主要地方道の国道152号や国道362号、国道473号は、重要な幹線道路として利用されています。鉄道は、天竜浜名湖線が南部を通り、JR飯田線が北部を通っています。天竜区役所周辺では、市街地開発が進んでいますが、それ以外の地区ではあまり宅地化は進んでいません。