Удомельский район Тверской области располагается на северо-западе России в пределах древней Восточно-Европейской (Русской) равнины, что обусловило особенности геологического строения и, как следствие, главные черты ее рельефа.

Район занимает площадь 2476,2 км2. На западе он граничит с Бологовским районом, на юге с Вышневолоцким районом, на востоке с Максатихинским районом, на северо-востоке с Лесным районом и на севере с Новгородской областью.