ด้านภูมิประเทศ อำเภอเวียงสาเป็นอำเภอที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในจังหวัดน่าน ที่มีชายแดนด้านทิศตะวันออกติดกับแขวงไชยบุรี ประเทศลาว ด้านเหนือติดกับอำเภอเมือง ด้านใต้ติดอำเภอนาน้อย ซึ่งเป็นเส้นทางที่ผู้คนมักจะต้องผ่านเพื่อไปยังดอยเสมอดาว และทิศตะวันตกติดกับจังหวัดแพร่ โดยมีเส้นทางหลวงสายหลักคือ ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 101 (แพร่-น่าน) ซึ่งมักมีคำพูดติดตลกๆ กันว่า เวียงสาน่าจะเจริญกว่าเมืองน่าน เพราะระยะทางใกล้กรุงเทพมหานคร มากกว่าอำเภอเวียงสาตั้งอยู่ทางทิศใต้ของจังหวัดน่าน ห่างจากตัวจังหวัดเป็นระยะทางประมาณ 25 กิโลเมตร ตามทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 101 (กำแพงเพชร-ต่อเขตเทศบาลเมืองน่าน) ตอนเวียงสา-ต่อเขตเทศบาลเมืองน่าน และอยู่ห่างจากกรุงเทพมหานคร เป็นระยะทาง 643 กิโลเมตร มีอาณาเขตติดต่อกับเขตการปกครองข้างเคียงดังต่อไปนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับอำเภอบ้านหลวง อำเภอเมืองน่าน อำเภอภูเพียง และอำเภอแม่จริม
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับแขวงไชยบุรี ประเทศลาว
• ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอนาน้อย
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอร้องกวาง และอำเภอสอง (จังหวัดแพร่)