อำเภอทุ่งตะโกตั้งอยู่ทางตอนกลางของจังหวัด สภาพภูมิประเทศของอำเภอทุ่งตะโก มีทั้งที่ราบ พื้นที่เนินเขา และที่รายชายฝั่งทะเล โดยมีอาณาเขตติดต่อกับเขตการปกครองข้างเคียงดังต่อไปนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับอำเภอสวี
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับอ่าวทุ่งตะโก (ส่วนหนึ่งของอ่าวไทย)
• ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอหลังสวน
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอหลังสวนและอำเภอสวี