Nghĩa Đàn là huyện thuộc vùng trung du miền núi, ở phía Bắc - Tây Bắc tỉnh Nghệ An, cách Thành phố Vinh khoảng 100 km, có toạ độ từ 1050 15’ đến 1050 30’ kinh độ Đông và từ 190 13’ đến 190 33’ vĩ độ Bắc, phía Bắc giáp huyện Như Xuân, tỉnh Thanh Hoá, phía Nam giáp huyện Tân Kỳ, phía Đông giáp huyện Quỳnh Lưu, phía Tây giáp huyện Quỳ Hợp và huyện Quỳ Châu của tỉnh. Nghĩa Đàn có lãnh thổ trải rộng theo hướng Đông - Tây (từ khe Đổ đến Truông Rếp) dài 26 km và theo hướng Bắc - Nam (từ Làng Tra xã Nghĩa Lâm đến cuối xã Nghĩa Khánh) dài 30 km với tổng diện tích hơn 61.754 ha, trong đó một diện tích lớn là đất đỏ ba gian và đất lâm nghiệp phù hợp cho việc trồng các loại cây ăn quả, cây công nghiệp dài ngày và phát triển kinh tế.
Toàn huyện có 24 xã, dân số tính đến năm 2011 là 135 000 người chủ yếu gồm 3 dân tộc sinh sống: Kinh 70,0%, Thổ 25,0%, Thái 5,0% và 04 xã có đồng đồng bào công giáo với tổng số 40 251 người, chiếm tỷ lệ 30,0%.
Nằm trên trục giao thông Bắc Nam (Đường Hồ Chí Minh), là điểm giao của tuyến đường quốc lộ 48 đi từ Vinh đến các huyện miền Tây Bắc của tỉnh và Thị xã Thái Hoà trung tâm kinh tế văn hóa của miền Tây Nghệ An. Đặc biệt là đầu mối giao thông của tuyến đường nối từ khu công nghiệp Hoàng Mai với Thị xã Thái Hoà. Đây cũng là điều kiện tốt để Nghĩa Đàn mở rộng giao lưu với các vùng để phát triển kinh tế, văn hoá – xã hội.
Nghĩa Đàn có nhiều xã vùng đặc biệt khó khăn, địa hình có sông suối chia cắt, giao thông đi lại khó khăn, xã xa nhất cách trung tâm huyện gần 30 km, có điểm cách trung tâm xã từ 15 - 20 km, trình độ dân trí không đồng đều đã ảnh hưởng không nhỏ
đến việc phát triển kinh tế - văn hóa - xã hội nói chung và công tác giáo dục - đào tạo nói riêng.
Là huyện nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm. Nhiệt độ bình quân hằng năm là 23,00C, nhiệt độ cao tuyệt đối là 41,60C, nhiệt độ thấp tuyệt đối là 0,20C, tổng nhiệt bình quân hằng năm là 85030C. Lượng mưa bình quân hằng năm là 1591,7mm, mùa khô lượng mưa không đáng kể. Hướng gió chủ yếu là Tây Bắc, Đông Nam, ngoài ra còn chịu ảnh hưởng của gió Phơn Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 8. Thiên nhiên đem lại cho Nghĩa Đàn khá nhiều ưu đãi và thuận lợi, song đồng thời cũng gây không ít khó khăn về thiên tai bão, lũ, thời tiết khắc nghiệt khô hạn và giá rét cùng các loại dịch bệnh trên vật nuôi và cây trồng cũng là yếu tố cản trở quá trình phát triển về mọi mặt của huyện.