เทศบาลตำบลหนองตำลึงมีพื้นที่ทั้งหมด 24.50 ตารางกิโลเมตร (15,312.5 ไร่) มีอาณาเขตติดต่อกับพื้นที่ข้างเคียงดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับ เทศบาลตำบลดอนหัวฬ่อ อำเภอเมืองชลบุรี และองค์การบริหารส่วนตำบลพานทองหนองกะขะ อำเภอพานทอง
• ทิศใต้ ติดต่อกับ องค์การบริหารส่วนตำบลมาบไผ่ อำเภอบ้านบึง และองค์การบริหารส่วนตำบลหนองหงษ์ อำเภอพานทอง
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับ องค์การบริหารส่วนตำบลมาบโป่ง อำเภอพานทอง
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับ องค์การบริหารส่วนตำบลสำนักบก เทศบาลตำบลนาป่า และเทศบาลตำบลดอนหัวฬ่อ อำเภอเมืองชลบุรี

ปัจจุบันเทศบาลตำบลหนองตำลึงมีพื้นที่ครอบคลุมทั้งสิ้น 3 ตำบล 14 หมู่บ้าน ดังนี้

• ตำบลหนองตำลึง 9 หมู่บ้าน [4]
  • หมู่ที่ 1 บ้านหนองจับอื่ง
  • หมู่ที่ 2 บ้านแสนแสบ (ตรอกประดู่) หรือบ้านแตน
  • หมู่ที่ 3 บ้านตลาดหนองตำลึง
  • หมู่ที่ 4 บ้านหนองมะเขือ (รับโอนจาก อบต.หนองตำลึง)
  • หมู่ที่ 5 บ้านซอยพัฒนา 3
  • หมู่ที่ 6 บ้านบ่อ
  • หมู่ที่ 7 บ้านหนองบก
  • หมู่ที่ 8 บ้านห้วยตากด้ายบน (รับโอนจาก อบต.หนองตำลึง)
  • หมู่ที่ 9 บ้านห้วยตากด้ายล่าง (รับโอนจาก อบต.หนองตำลึง)
• ตำบลหนองกะขะ 3 หมู่บ้าน
  • หมู่ที่ 1 บ้านหนองกะขะ
  • หมู่ที่ 2 บ้านหนองกระทุ่ม
  • หมู่ที่ 4 บ้านกระโดน

สำหรับหมู่ที่ 3 และหมู่ที่ 5 ของตำบลหนองกะขะ อยู่ในความรับผิดชอบของ อบต.หนองกะขะ และเปลี่ยนแปลงความรับผิดชอบเป็นเป็น อบต.พานทอง และอบต.พานทองหนองกะขะ ตามลำดับ

• ตำบลมาบโป่ง 2 หมู่บ้าน
  • หมู่ที่ 6 บ้านไร่
  • หมู่ที่ 7 บ้านฟากห้วย

สำหรับหมู่บ้านอื่นอีก 8 หมู่บ้านของตำบลมาบโป่ง อยู่ในความรับผิดชอบของ อบต.มาบโป่ง

เทศบาลตำบลหนองตำลึง แบ่งเขตการปกครองออกเป็นชุมชนจำนวน 11 ชุมชน ดังนี้

• ชุมชนที่ 1 บ้านหนองจับอึ่ง (หมู่ที่ 1 ตำบลหนองตำลึง)
• ชุมชนที่ 2 บ้านแตน แสนแสบ (หมู่ที่ 2 ตำบลหนองตำลึง)
• ชุมชนที่ 3 บ้านตลาดหนองตำลึง (หมู่ที่ 3 ตำบลหนองตำลึง)
• ชุมชนที่ 4 บ้านหนองมะเขือ (หมู่ที่ 4 ตำบลหนองตำลึง)
• ชุมชนที่ 5 บ้านซอยพัฒนา 3 (หมู่ที่ 5 ตำบลหนองตำลึง)
• ชุมชนที่ 6 บ้านบ่อ (หมู่ที่ 6 ตำบลหนองตำลึง)
• ชุมชนที่ 7 บ้านหนองกระบก (หมู่ที่ 7 ตำบลหนองตำลึง)
• ชุมชนที่ 8 บ้านห้วยตากด้าย (หมู่ที่ 8 - 9 ตำบลหนองตำลึง)
• ชุมชนที่ 9 บ้านหนองกะขะ (หมู่ที่ 1 , 4 ตำบลหนองกะขะ)
• ชุมชนที่ 10 บ้านไร่-ฟากห้วย (หมู่ที่ 6 - 7 ตำบลมาบโป่ง)
• ชุมชนที่ 11 บ้านหนองกระทุ่ม (หมู่ที่ 2 ตำบลหนองกะขะ)