อ่าวอุดมตั้งอยู่ชายฝั่งทะเลตะวันออกของอ่าวไทย พื้นที่ส่วนใหญ่มีภูเขาล้อมรอบและเป็นที่ลาดเนิน บ้านอ่าวอุดมอยู่ห่างจากถนนสุขุมวิท เริ่มจากเลี้ยวลงสี่แยกไฟแดง หรือแยกเข้าตลาดอ่าวอุดม-ก้นอ่าวชายทะเล ไปประมาณ 3 กิโลเมตร พอไปสุดถนนจะพบทางลงสะพานปลาอ่าวอุดม วัดใหม่เนินพยอม จะตั้งอยู่ทางด้านซ้ายมือก่อนถึงสี่แยกเล็กๆ ก่อนลงสะพานปลา ห่างจากตัวจังหวัดชลบุรี 29 กิโลเมตร และห่างจากกรุงเทพมหานคร 110 กิโลเมตร พื้นที่ในการปกครองของอำเภอมีอาณาเขตติดต่อกับอำเภอข้างเคียงดังต่อไปนี้ทิศเหนือ ติดต่อกับเทศบาลเจ้าพระยาสุรศักดิ์มนตรีทิศตะวันออก ติดต่อกับตำบลหนองขามทิศใต้ ติดต่อกับแหลมฉบังทิศตะวันตก จรดอ่าวไทยและเขตอำเภอเกาะสีชัง.