Huyện Buôn Đôn nằm ở phía tây tỉnh Đắk Lắk, cách thành phố Buôn Ma Thuột khoảng 30 km và có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Cư M'gar
• Phía tây giáp Campuchia
• Phía nam giáp huyện Cư Jút, tỉnh Đắk Nông và thành phố Buôn Ma Thuột
• Phía bắc giáp huyện Ea Súp.

Sông Sêrêpôk chảy cắt ngang huyện, theo hướng Đông Nam-Tây Bắc, sang đất Campuchia để góp nước vào sông Mê Công. Trung tâm huyện Buôn Đôn nằm cách thành phố Buôn Ma Thuột 25 km về hướng Tây bắc theo con đường tỉnh lộ số 1. Địa danh Bản Đôn cách thị trấn Buôn Đôn 20 km về hướng Ea Súp.