Huyện Hoa Lư nằm gần trung tâm tỉnh Ninh Bình, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định với ranh giới là sông Đáy
• Phía tây giáp huyện Gia Viễn và huyện Nho Quan
• Phía nam giáp các thành phố Ninh Bình, Tam Điệp và các huyện Yên Mô, Yên Khánh
• Phía bắc giáp huyện Gia Viễn.

Huyện Hoa Lư có diện tích 139,77 km², dân số năm 2019 là 71.839 người[3], mật độ dân số đạt 514 người/km².

Huyện Hoa Lư có 7% dân số theo đạo Thiên Chúa.

Về sông ngòi, huyện Hoa Lư giáp với hai con sông lớn là sông Đáy và sông Hoàng Long ở phía bắc, sông Sào Khê và sông Chanh chảy dọc huyện nối sông Hoàng Long với sông Vân.

Nằm ở vùng bán sơn địa, Hoa Lư có những dãy núi đá vôi ngập nước được hình thành từ lâu tạo nên những cảnh quan đẹp như quần thể di sản thế giới Tràng An gồm Tam Cốc - Bích Động, cố đô Hoa Lư, khu du lịch sinh thái Tràng An, thung Nham,... Huyện Hoa Lư cách thành phố Ninh Bình 8 km, cách Hà Nội 85 km.

Đây là địa phương có tuyến Đường cao tốc Ninh Bình – Thanh Hóa đi qua đang được xây dựng.