อำเภอหนองเสือตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือของจังหวัดปทุมธานี มีอาณาเขตติดต่อดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับอำเภอวังน้อย (จังหวัดพระนครศรีอยุธยา) อำเภอหนองแค และอำเภอวิหารแดง (จังหวัดสระบุรี) มีคลองระพีพัฒน์ (คลองหกวาสายบน) คลองสิบสาม คลองสามสิบสาม คลองแม่น้ำใน และคลองสามสิบสองเป็นเส้นแบ่งเขต
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับอำเภอบ้านนาและอำเภอองครักษ์ (จังหวัดนครนายก) มีคลองสิบสี่เป็นเส้นแบ่งเขต
• ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอธัญบุรี มีแนวลำรางสาธารณะเป็นเส้นแบ่งเขต
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอคลองหลวง มีคลองเจ็ดเป็นเส้นแบ่งเขต