홍천군은 대한민국의 시, 군, 구 단위 행정구역 가운데 가장 넓은 면적(1,819.785㎢)을 차지한다. 군은 동서로 93.1㎞, 남북으로 39.4㎞로 동서로 매우 길쭉하며 영서 지방을 동서로 아우르는 형태를 하고 있다. 강원도의 중서부에 위치하며 태백산맥 서사면의 일부를 차지한다.

산악의 기복이 심하고 군의 동경에는 응봉산의 연봉이 솟고 북쪽에 가리산의 연맥, 남경에는 발교산의 제맥이 뻗어 산지가 전군의 87%를 차지하고 있다. 태백산맥의 크고 작은 지맥에 둘러싸인 중산간 지역이며, 홍천읍 시가지를 관통하는 북한강 지류인 홍천강이 태백산맥의 분수령으로부터 서쪽으로 흘러 경기도 가평군 설악면에서 북한강과 합류하고 있어 그 유역에 작은 평야를 이루고 있다.

경도상으로는 동경 127도 32분에서 128도 51분간에 걸쳐 있으며, 동쪽으로 양양군, 남쪽으로 횡성군, 평창군, 강릉시, 서쪽으로는 경기도 가평군, 양평군과 북쪽으로 춘천시, 인제군과 접하고 있다. 지질은 주로 화강암과 화강편마암계로 되어 있다. 홍천군에서 처음으로 전국단위의 동호인테니스대회를 연다.