จังหวัดแม่ฮ่องสอนอยู่ห่างจากกรุงเทพมหานครไปทางทิศเหนือประมาณ 924 กิโลเมตร (574 ไมล์) มีอาณาเขตทางทิศเหนือและทิศตะวันตกติดต่อกับสามรัฐของประเทศพม่า ได้แก่ รัฐฉาน รัฐกะยา และรัฐกะเหรี่ยง โดยมีแนวกั้นธรรมชาติเป็นทิวเขาถนนธงชัยตะวันตก แม่น้ำสาละวิน และแม่น้ำเมย ทางทิศใต้ติดต่อกับอำเภอท่าสองยาง จังหวัดตาก โดยมีแม่น้ำเงาเป็นแนวกั้น และทางทิศตะวันออกติดต่อกับอำเภอเวียงแหง อำเภอเชียงดาว อำเภอแม่แตง อำเภอแม่แจ่ม อำเภอฮอด และอำเภออมก๋อย ของจังหวัดเชียงใหม่ โดยมีแนวกั้นเป็นทิวเขาถนนธงชัยกลางและตะวันออก