อำเภอเลิงนกทา มีเนื้อที่ทั้งหมด ประมาณ 943.800 ตรม.กม. หรือประมาณ 589,250 ไร่ ด้านทิศตะวันออก และทิศตะวันตกมีภูเขาสูงจากเทือกเขาภูพาน และพื้นที่ป่าแถบนั้นถูกกำหนดเป็นอุทยานแห่งชาติภูสระดอกบัว , ป่าสงวนแห่งชาติดงปอ , ป่าสงวนแห่งชาติดงบังอี่ และป่าสงวนแห่งชาติดงหัวกอง อีกทั้งยังเป็นต้นกำเนิดลำน้ำสำคัญของลุ่มน้ำมูลคือ ลำเซบาย ลำน้ำโพง และมีลำห้วยสาขาคือ ห้วยสะแบก ห้วยลิงโจน ห้วยทม ห้วยก้านเหลือง ห้วยโปง เป็นต้น