จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ตั้งอยู่ในภาคตะวันตก ตามการแบ่งระบบ 6 ภาคอย่างเป็นทางการโดยคณะกรรมการภูมิศาสตร์แห่งชาติและราชบัณฑิตยสภา ในขณะที่การแบ่งภูมิภาคด้วยระบบ 4 ภาค (เหนือ กลาง อีสานใต้) จัดเป็นจังหวัดในภาคกลาง และการแบ่งทางอุตุนิยมวิทยาจัดเป็นจังหวัดในภาคใต้ตอนบน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์มีเนื้อที่ประมาณ 6,367.620 ตารางกิโลเมตร หรือประมาณ 3,979,762.5 ไร่ มีอาณาเขตติดต่อกับจังหวัดใกล้เคียง ดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับจังหวัดเพชรบุรี
• ทิศใต้ ติดต่อกับจังหวัดชุมพร
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับอ่าวไทย
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับประเทศพม่า

ความยาวจากทิศเหนือจรดทิศใต้ ประมาณ 212 กิโลเมตร และชายฝั่งทะเลยาวประมาณ 224.8 กิโลเมตร มีส่วนที่แคบที่สุดอยู่ในตำบลคลองวาฬ อำเภอเมืองประจวบคีรีขันธ์ จากอ่าวไทยถึงเขตแดนพม่าประมาณ 12 กิโลเมตร ระยะทางจากกรุงเทพมหานครตามทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4 (ถนนเพชรเกษม) ประมาณ 399 กิโลเมตร ใช้เวลาเดินทางประมาณ 4 ชั่วโมงเศษ และตามเส้นทางรถไฟสายใต้ ประมาณ 318 กิโลเมตร ใช้เวลาเดินทางประมาณ 4-6 ชั่วโมง