Mường Sại nằm ở phía đông huyện Quỳnh Nhai, tỉnh Sơn La. Xã có vị trí địa lý: Phía Đông giáp các xã Chiềng Ơn, Nặm Ét; phía Tây giáp xã Chiềng Bằng; phía Nam giáp xã Nặm Ét; phía Bắc giáp xã Chiềng Ơn.
Theo số liệu thống kê năm 2020, tổng diện tích đất tự nhiên là 5.268,8; diện tích mặt hồ là 720 ha, diện tích các loại, đất trồng cây hàng năm là 464,48ha, đất trồng cây lâu năm là 34,12ha, đất trồng lúa nước là 110ha. Đất đai của xã Mường Sại phù hợp với sản xuất nông - lâm nghiệp như: Trồng cây lương thực (lúa, ngô, sắn), rừng nguyên liệu (tre, bương, nứa, luồng, cây bạch đàn…), trồng cỏ chăn nuôi đại gia súc, gia cầm.
Về địa hình: Xã Mường Sại có địa hình chia cắt bỏi nhiều hệ thống núi, độc dốc lớn, độ cao từ 250m đến 1.300m so với mực nước biển và phổ biến ở độ cao từ 350 đến 700m. Xã có núi Pha Dảo, núi Đán Dăn, núi Đán Đón, núi Đán Củ, núi Đán Lú; có Thẳm Hang, Thẳm Táo, Thẳm Đán Đón, Thẳm phung… là những nơi có cảnh đẹp, có tiềm năng lớn về du lịch sinh thái.
Về tài nguyên rừng: Diện tích rừng của xã năm 2019 là 2.274,9, trong đó diện tích rừng tự nhiên, khoanh nuôi tái sinh là 505,42ha, rừng trồng bảo vệ là 34,6ha. Phần lớn rừng khoanh nuôi của xã đang trong giai đoạn tái sinh nên độ che phủ thấp với trữ lượng không cao và phân bố không đồng đều. Các laoị thảm thực vật khá phong phú như cây họ đậu, họ xoan, họ dẻ, họ gai… phân bố trên các địa hình và các loại đất khác nhau. hiện tại xã Mường Sại không có rừng nguyên sinh, diện tích rừng tái sinh là 2.586,38ha, diện tích rừng trồng là 34,6ha, độ che phủ rừng đạt trên 48%. Thực vật tự nhiên có như: cây bương, cây nứa, nhiều loại gỗ thông dụng khác, động vật hoang dã còn một số loài như: lợn rừng, gà rừng, cáo, chồn, hoãng…
Xã Mường Sại mang đặc điểm chung của khí hậu nhiệt đới gió mùa vùng Tây Bắc, mùa đông khô lạnh, mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều. Xã có nhiệt độ trung bình 20-240C, thường nóng và mưa nhiều vào tháng 6,7,8, thường lạnh nhiều vào tháng 10,11 và tháng 01 năm sau, khô từ tháng 11 năm trước đến tháng 02 năm sau. Lượng mưa trung bình hàng năm 1.000 - 1.300mm. Các hiện tượng thời tiết đặc biệt, đặc trưung ở địa phương: mưa phùn, dông, rét đậm, rét hại. Tình trạng khô hạn vào mùa đông, gió khô nóng vào những tháng cuối mùa khô, đầu mùa là yếu tố gây ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất nông nghiệp.
Mùa hè nắng nóng kéo dài cùng với mưa thường gây ra nấm mốc và sâu bệnh phá hoại cây trồng. Lượng mưa lớn hàng năm còn gây ra các hiện tượng lũ, xói mòn đất đai và phá hoại hoa màu, các công trình giao thông, thủy lợi…, Một số khu vực, điểm dân cư tiềm ẩn nguy cơ xảy ra lũ quét, sạt lở… Vì vậy những đặc trưng về khí hậu và thời tiết có vai trò quan trọng cho sự phát triển kinh tế của toàn xã, đồng thời tác động trực tiếp đến sinh hoạt hàng ngày, đời sống vật chất và cả tinh thần của nhân dân các dân tộc xã Mường Sại.
Dân số của xã Mường Sại có nhiều biến động trước và sau tái định cư Thủy điện Sơn La. Năm 2010 xã có 1.034 hộ, 5.049 nhân khẩu (nam 2.488, nữ 2.531), năm 2011 xã có 722 hộ, 3.457 nhân khẩu (nam 1.654, nữ 1.803). Năm 2012, sau khi thực hiện Nghị quyết 10/NQ-CP ngày 21/02/2011 của Chính phủ về giải thể xã, điều chỉnh địa giới hành chính xã về thành lập xã mới thuộc huyện Quỳnh Nhai, tỉnh Sơn La, xã Mường Sại còn lại 740 hộ, 3.602 nhân khẩu.
Đến năm 2019 xã có 853 hộ, 3.743 nhân khẩu. Trước khi sáp nhập bản, toàn xã có 20 bản, Bản Coi A đông nhất với 84 hộ, 336 nhân khẩu; Bản Tôm B ít nhất với 12 hộ, 50 nhân khẩu.
Sau khi sáp nhập bản trên địa bàn xã có 08 bản, bản đông nhất: Bản Búa Bon với 153 hộ, 677 nhân khẩu, bản ít nhất: Bản Huổi Tôm với 34 hộ, 129 nhân khẩu.
Xã Mường Sại có lợi thế, tiềm năng về phát triển kinh tế du lịch, nghỉ dưỡng, cảnh quan thiên nhiên ở Mường Sại sơn thủy, hữu tình, đồng bào các dân tộc sinh sống nơi đây hầu hết còn giữ dậm bản sắc văn hóa, tạo nên tiềm năng du lịch vùng lòng hồ rất lớn.
Đảng bộ, chính quyền xã đã tập trung lãnh đạo, chỉ đạo phát triển nền kinh tế hàng hóa, đầu tư xây dựng kết cấu hạ tầng kinh tế bằng nhiều nguồn vốn của các chương trình dự án 135, 167, 30a và các Chương trình mục tiêu Quốc gia của Chính phủ như: Điện, đường, trường, trạm, nước sinh hoạt, hỗ trợ các gia đình phát triển kinh tế, xóa đói giảm nghèo, kinh tế trên địa bàn xã có sự chuyển biến tích cực, đời sống của nhân dân được ổn định.