ที่ตั้งและอาณาเขต

อำเภอเวียงแก่นตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือของจังหวัด มีอาณาเขตติดต่อกับเขตการปกครองข้างเคียง ดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับเมืองห้วยทรายและเมืองปากทา แขวงบ่อแก้ว ประเทศลาว
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับเมืองปากทา แขวงบ่อแก้ว ประเทศลาว
• ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอเทิง จังหวัดเชียงราย
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอขุนตาลและอำเภอเชียงของ จังหวัดเชียงราย

ลักษณะภูมิประเทศ

พื้นที่เป็นที่ราบริมแม่น้ำงาวและพื้นที่ลาดเชิงเขา มีเทือกเขาขนาบทางทิศตะวันออกและทิศตะวันตกซึ่งทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งของเทือกเขาผีปันน้ำ แนวเทือกเขาที่ขนาบทางทิศตะวันออก คือ ดอยผาหม่น เป็นแนวเขตแดนธรรมชาติระหว่างเขตอำเภอเวียงแก่นกับแขวงบ่อแก้ว ประเทศลาว และแนวเทือกเขาที่ขนาบทางทิศตะวันตก คือ ดอยยาว แบ่งแนวเขตระหว่างอำเภอเวียงแก่น อำเภอขุนตาล และอำเภอเชียงของ โดยเทือกเขาที่ขนาบทั้งสองนั้นทอดตัวอยู่ในแนวเหนือใต้

แม่น้ำสำคัญ

• แม่น้ำงาว เป็นแม่น้ำสายใหญ่ ที่ไหลผ่านพื้นที่ทั้งอำเภอ จากตำบลปอ ผ่านตำบลท่าข้าม ตำบลม่วงยาย ตำบลหล่ายงาว ลงสู่แม่น้ำโขงในเขตท้องที่ตำบลหล่ายงาว (บ้านแจมป๋อง) แม่น้ำงาวนี้เปรียบเสมือนสายโลหิตของประชากรทั้ง 4 ตำบลซึ่งใช้ในการเกษตร อุปโภคบริโภค และยังอุดมสมบูรณ์ด้วยสัตว์น้ำที่ราษฎรสามารถจับและบริโภคได้ทุกฤดูกาลในหน้าแล้งจะมีน้ำน้อยมาก

• แม่น้ำโขง เป็นแม่น้ำกั้นเขตแดนไทย-ลาว ในอดีตใช้เป็นเส้นทางสัญจรทางเรือ ติดต่อกับอำเภอเชียงของ มีหมู่บ้านติดกับแม่น้ำโขง ได้แก่ บ้านห้วยเอียน และบ้านแจมป๋อง ตำบลหล่ายงาว บ้านห้วยลึก ตำบลม่วงยาย ซึ่งเป็นหมู่บ้านสุดท้ายทางทิศเหนือ ซึ่งแม่น้ำโขงไหลผ่าน ก่อนที่จะเลี้ยววกเข้าไปในประเทศลาวบริเวณแก่งผาได จนกระทั่งไหลผ่านประเทศไทยอีกครั้งที่จังหวัดเลย
• ห้วยวอง เป็นห้วยที่มีต้นน้ำอยู่ที่ถ้ำผาปู่ มีน้ำออกมาสามรู รวมกันเป็นห้วยน้ำวอง ไหลผ่านบ้านยายเหนือ บ้านยายใต้และบ้านม่วง ลงสู่แม่น้ำงาว ผ่านที่ว่าการอำเภอเวียงแก่น กรมชลประทาน ได้ก่อสร้างอ่างเก็บน้ำวอง เพื่อเก็บกักน้ำไว้ใช้ในการเกษตรและเพาะพันธุ์ปลา ตลอดจนเป็นสถานที่ท่องเที่ยวด้วย
• ห้วยปอ ต้นกำเนิดอยู่ที่บ้านเย้าห้วยปอ ดอยผาหม่น ไหลผ่านบ้านดอน บ้านดอน ตำบลปอ ไหลลงสู่แม่น้ำงาว
• ห้วยกุ๊ก ต้นกำเนิดอยู่ที่บ้านห้วยกุ๊ก ดอยผาหม่น ไหลผ่านบ้านห้วยกุ๊กล่าง บ้านเจดีย์ทอง แล้วลงสู่แม่น้ำงาว
• ห้วยผาตั้ง ต้นกำเนิดอยู่ที่บ้านผาตั้ง ดอยผาหม่น ไหลผ่านบ้านปางหัดลงสู่แม่น้ำงาว
• ห้วยหาน ต้นกำเนิดอยู่ที่ดอยผาหม่น ไหลผ่านบ้านห้วยหาน ลงสู่แม่น้ำงาว
• ห้วยม่วง ต้นกำเนิดอยู่ที่ดอยยาว ดอยผาหม่น ไหลลงสู่แม่น้ำงาว ระหว่างบ้านผาแล และบ้านหนองเตา
• ห้วยจะยิน ต้นกำเนิดอยู่ที่ดอยยาว ดอยผาหม่น ไหลผ่านบ้านอยู่สุข และบ้านปางปอ ไหลลงสู่แม่น้ำงาว
• ห้วยติ้ว ต้นกำเนิดอยู่ที่ดอยเพียสี ไหลผ่านบ้านห้วยติ้ว ลงสู่แม่น้ำงาว
• ห้วยขวาก ต้นกำเนิดอยู่ที่ดอยเพียสี ไหลผ่านบ้านขวากใต้ ลงสู่แม่น้ำงาว

ลักษณะภูมิอากาศ

เป็นแบบมรสุมเขตร้อน มี 3 ฤดู ได้แก่ ฤดูร้อน ฤดูฝน และฤดูหนาว [6]