อำภอบางเสาธง ตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือของจังหวัด มีอาณาเขตติดต่อกับเขตการปกครองข้างเคียงเรียงตามเข็มนาฬิกา ดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับเขตลาดกระบัง (กรุงเทพมหานคร)
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับอำเภอบางบ่อ มีคลองกาหลง คลองท่าข้าม คลองชวดใหญ่ คลองบางเซา คลองสนามพลีเก่า คลองสนามพลี คลองสำโรง คลองกะลาวน คลองหนามแดง คลองสกัดห้าสิบ และคลองหัวเกลือเป็นเส้นแบ่งเขต
• ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอบางบ่อ มีคลองหัวเกลือ คลองเจริญราษฎร์ และคลองร้อยเป็นเส้นแบ่งเขต
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอบางพลี มีคลองร้อย คลองโก่งประทุน คลองสำโรง คลองเสาระหงษ์ ถนนวัดศรีวารีน้อย คลองบางนา และคลองหนองงูเห่าเป็นเส้นแบ่งเขต