Горномарийский район расположен на юго-западе Республики Марий Эл на правом и левом берегах реки Волги. На юге и юго-востоке он граничит с Моргаушским и Ядринским районами Чувашской республики, на западе – с Воротынским районом Нижегородской области, на северо-западе – с Юринским, на севере и северо-востоке – с Килемарским районами Республики Марий Эл.
Город Козьмодемьянск расположен на правом берегу реки Волги в центре Горномарийского района. Расстояние от г. Козьмодемьянска до г. Йошкар-Олы составляет 121 км (через паромную переправу), до ближайшей железнодорожной станции (г. Чебоксары) – 74 км.
Протяжённость района с севера на юг (между крайними параллелями) – 69 км, с запада на восток (между крайними меридианами) – 61 км.
Координаты крайних географических точек района:
северная – 56°38' с. ш. 46°41' в. д.;
южная – 56°01' с. ш. 46°08' в. д.;
западная – 56°15' с. ш. 45°52' в. д.;
восточная – 56°12' с. ш. 46°51' в. д.
Географический центр района расположен в г. Козьмодемьянске – 56°20' с. ш. 46°34' в. д. (ул. Промышленная, у д. 32).
Горномарийский район включает 10 сельских поселений и 240 сельских населённых пунктов. Городской округ «Город Козьмодемьянск» представлен 1 городским населённым пунктом.
Основные характеристики муниципальных образований (данные на 01.01.2023 г.)
1 – в числителе указана площадь без акватории Чебоксарского водохранилища;
2 – в числителе указана площадь без акватории Чебоксарского водохранилища и левобережной части поселения;
3 – плотность населения рассчитана для площади, указанной в числителе столбца «Площадь».