酉阳县位于重庆东南部，东邻湖南省龙山县，南与秀山县、贵州省松桃县、印江县接壤，西与贵州沿河县隔乌江相望，西北与彭水县，正北与黔江区、湖北省咸丰县、来凤县相连。幅员面积5173平方公里，东西宽98.3公里，南北长119.7公里。
酉阳县属武陵山区，地势中部高，东西两侧低。北部老灰阡梁子为酉阳县的最高点，海拔1895米；西部董家寨为最低点，海拔263米。全县地形起伏较大，地貌分为中山区，海拔800—1895米；低山区，海拔600—800米；槽谷和平坝区，海拔263—600米。
酉阳县以毛坝盖山脉为分水岭，形成两大水系：东部的酉水河、龙潭河为沅江水系；西部的小河、阿蓬江等为乌江水系。水资源丰富，是全国水利资源百强县之一。年平均降水总量67.06亿立方米，年平均径流总量44.84亿立方米，其中地下水补给总量4.61亿立方米。水能资源理论蕴藏量43.5万千瓦，经济可开发量34.48万千瓦。
酉阳县下辖2个街道（桃花源街道、钟多街道）14个镇（龙潭镇、麻旺镇、酉酬镇、大溪镇、兴隆镇、黑水镇、丁市镇、龚滩镇、李溪镇、泔溪镇、后溪镇、苍岭镇、小河镇、板溪镇）23个乡（涂市乡、铜鼓乡、可大乡、偏柏乡、五福乡、木叶乡、毛坝乡、花田乡、后坪坝乡、天馆乡、宜居乡、万木乡、两罾乡、板桥乡、官清乡、南腰界乡、车田乡、腴地乡、清泉乡、庙溪乡、浪坪乡、双泉乡、楠木乡）。
