Tuva ligger sentralt i det asiatiske kontinentet, hovedsakelig i Sajanfjellene og med en høyslette langs de øverste delene av elva Jenisej i 500–1000 meters høyde over havet. I sør ligger fjellkjeden Tannu Ola. I øst ligger Altajfjellene. Hovedstaden Kyzyl ligger 630 moh. i elvemøtet mellom Store Jenisei (russisk Большой Енисей, tuvinsk Бии-Хем) og Lille Jenisei (russisk Малый Енисей; tuvinisk Каа-Хем). Den østlige delen ligger høyere og er skogkledd, mens den vestlige er tørrere lavland.