天元区位于株洲市河西地区。东隔湘江与株洲市河东地区为界，南与株洲县古岳峰镇及堂市乡相邻，西与湘潭县接壤。

    总面积327.6平方公里，总人口28.3万人（2013年人口普查数据），地貌类型主要为丘陵地带，属中亚热带季风湿润气候，天元区地理位置优越，交通十分便利，京港澳高速公路（G4）、京港高速铁路武广段穿越区境，株洲市委、市政府位于区东部，得天独厚的地理位置，使天元区成为株洲市政治中心。株洲市高新技术产业开发区位于区西部，使该区成为国家级高新技术产业开发区的现代化新城区。该区坚持以高新技术产业为重点，立足“高、大、新”，突出“名、优、特”，实现城乡一体化，已使天元区成为一个经济发达、环境优美、各项事业繁荣昌盛、人民安居乐业的新城区。