อำเภอท่ามะกาเป็นอำเภอที่อยู่ทางตะวันออกเฉียงใต้ของจังหวัด อยู่ห่างจากกรุงเทพมหานครประมาณ 97 กิโลเมตร และห่างจากอำเภอเมืองกาญจนบุรี 30 กิโลเมตร มีอาณาเขตติดต่อกับพื้นที่การปกครองข้างเคียงต่อไปนี้

• ทิศเหนือ จรดอำเภอพนมทวน และอำเภอสองพี่น้อง (จังหวัดสุพรรณบุรี)
• ทิศตะวันออก จรดอำเภอกำแพงแสน (จังหวัดนครปฐม) และอำเภอบ้านโป่ง (จังหวัดราชบุรี)
• ทิศใต้ จรดอำเภอบ้านโป่ง (จังหวัดราชบุรี)
• ทิศตะวันตก จรดอำเภอท่าม่วง