อำเภอกงไกรลาศตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ของจังหวัดสุโขทัย อยู่ในเขตพื้นที่ราบลุ่มน้ำยมตอนล่าง ไม่มีภูเขา มีแม่น้ำยมไหลผ่านเป็นสายหลักของอำเภอ แม่น้ำยมที่ไหลผ่านบริเวณอำเภอกงไกรลาศมีความคดเคี้ยว จึงทำให้บริเวณนี้เกิดน้ำท่วมซ้ำซากบ่อยครั้ง บริเวณตอนใต้ของอำเภอ คือ ตำบลหนองตูม มีป่าสงวนแห่งชาติอยู่ 1 แห่ง คือ ป่าสงวนแห่งชาติหนองตูม

อำเภอกงไกรลาศมีอาณาเขตติดต่อกับเขตการปกครองข้างเคียง ดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับ อำเภอพรหมพิราม (จังหวัดพิษณุโลก)
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับอำเภอพรหมพิรามและอำเภอบางระกำ (จังหวัดพิษณุโลก)
• ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอบางระกำ (จังหวัดพิษณุโลก)
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอคีรีมาศและอำเภอเมืองสุโขทัย