Il territorio del Parco si estende sulla fascia costiera delle province di Pisa e Lucca interessando i Comuni di Pisa, Viareggio, San Giuliano Terme, Vecchiano e Massarosa in un area anticamente lagunare e paludosa colmata, con l’andar del tempo, da detriti portati dal fiume  Serchio e in maniera più importante dal fiume Arno.

Interventi di bonifica effettuati nel corso dei secoli, iniziati dalla famiglia Medici e conclusisi in tempi più recenti (dal 1920 al 1940), hanno poi definito l’attuale geografia del territorio. Questi interventi effettuati prima per colmata, cioè con l’apporto di sedimenti depositati dalle piene, e poi tramite sistemi di pompaggio (idrovore), hanno pian piano disegnato l’attuale assetto idrico del Parco,  intervenendo anche su importanti corsi d’acqua e canali quali il Fiume Morto che nasce dai monti Pisani e sfocia in mare al centro di San Rossore; il Canale dei Navicelli, importante canale navigabile che collega Pisa con il porto di Livorno; il Burlamacca che regima le acque che defluiscono dal Lago di Massaciuccoli e così via.

La superficie totale del Parco Migliarino San Rossore Massaciuccoli è di 24.000 ettari e geograficamente va dalla periferia settentrionale di Viareggio al canale Scolmatore che segna il confine tra le province di Pisa e Livorno, si estende infine all’interno comprendendo l’area del Lago di Massaciuccoli fino alle pendici del monte Quiesa. Pur essendo così vasto il Parco è facilmente accessibile da diversi punti, l’area è infatti contigua all’aeroporto di Pisa; è attraversata dalla dorsale ferroviaria tirrenica con diverse stazioni importanti e altre secondarie ma che danno la possibilità di arrivare direttamente in luoghi caratteristici come Torre del Lago, Migliarino San Rossore e Tombolo; la via Aurelia infine e l’autostrade A11 e A12, attraversano o hanno uscite nelle zone più belle come Migliarino e San Piero a Grado.

La varietà del territorio determina anche una discreta diversità di clima, che tecnicamente può essere definito “mediterraneo umido”, con una piovosità omogenea tutto l’anno ed una notevole escursione termica tra inverno ed estate. Possiamo considerarlo una prima transizione tra il regime mediterraneo e quello continentale. La piovosità annuale è intorno ai 900 mm. Con picchi ad autunno e primavera. La temperatura media annua è intorno ai 15 °C, la massima media 33 °C e la minima media - 2 °C. Tra i venti più rappresentati ci sono quelli del secondo quadrante (S-E) e l’ovest. Il vento dominante quanto a frequenze viene da E-S-E, quindi tra lo Scirocco ed il Levante; quanto a velocità domina invece la direzione W-S-W, tra il Libeccio ed il Ponente. I venti influiscono molto sui valori di umidità  che varia anche con il variare della morfologia e raggiunge molto spesso, durante la notte, la saturazione mentre i valori medi più bassi (60%) si raggiungono nelle ore centrali delle giornate di Luglio.