Der Landkreis Sächsische Schweiz-Osterzgebirge liegt südlich der Landeshauptstadt Dresden. Angrenzende Gebiete sind Tschechischen im Osten und Süden, der Landkreis Mittelsachsen im Westen, Dresden und der Landkreis Meißen im Norden, sowie im Nordosten der Landkreis Bautzen. Das Kerngebiet des Kreises beinhaltet die namensgebenden Regionen Sächsische Schweiz und Osterzgebirge und dessen Vorland, im Nordosten aber auch die Ausläufer des Lausitzer Berglands. Mitten durch den Kreis fließt die Elbe. Die niedrigste Stelle des Kreises befindet sich am Elbufer an der Grenze zu Dresden mit 109 m, die höchste Stelle ist mit 905 m der Kahleberg bei Zinnwald. Der Westen des Landkreises befindet sich im Osterzgebirge und dessen Vorland, im Einzugsbereich der Roten und Wilden Weißeritz, die sich noch im Landkreis zur Weißeritz vereinen.