Arsin İlçesi, Trabzon ilinin 20 km doğusunda, Trabzon – Rize kıyı şeridi üzerinde yer almaktadır. Doğusunda Araklı, batısında Yomra, kuzeyinde Karadeniz, güneyinde ise Gümüşhane ilinin Yağmurdere bucağı ile çevrilidir. Karadeniz ile 7 km sahil, batıda Yomra ilçesi ile 28 km resmi kara sınırı, doğuda Araklı ilçesi ile 35 km resmi taksimat sınırı bulunmaktadır.
İlçe merkezi, sahil alanından ve hafif eğimli bir araziye sahip bulunmaktadır. İlçenin yer şekilleri, sahilden iç kısımlara doğru gidildikçe daha dik bir şekilde yükselmektedir. Bazı köylerde eğim %70’e kadar ulaşmaktadır. İlçenin toplam alanı 169 km²’dir. İlçede 5 adet akarsu bulunmaktadır. Bunlar Yanbolu, Falkoz, Arsin, Kendirlik ve Sifla akarsularıdır. Bölgesel iklim nedeniyle ilçede yazlar serin, kışlar ise ılımandır. Ilıman iklim alanı kaplamaktadır.