อำเภอตาลสุมตั้งอยุ่ทางตอนกลางของจังหวัด ทางทิศตะวันออกของตัวจังหวัดอุบลราชธานี ห่างจากตัวจังหวัด 34 กิโลเมตร และห่างจากกรุงเทพมหานคร 662 กิโลเมตรมีอาณาเขตติดต่อกับอำเภอข้างเคียง ดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับอำเภอตระการพืชผลและอำเภอศรีเมืองใหม่
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับอำเภอศรีเมืองใหม่และอำเภอพิบูลมังสาหาร
• ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอพิบูลมังสาหาร อำเภอสว่างวีระวงศ์ และอำเภอดอนมดแดง
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอดอนมดแดง