Huyện Hoài Nhơn nằm phía bắc tỉnh Bình Định, cách trung tâm thành phố Quy Nhơn 100 km về phía bắc, có vị trí địa lý:

• Phía bắc giáp thị xã Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi
• Phía nam giáp huyện Phù Mỹ
• Phía tây giáp các huyện Hoài Ân và An Lão
• Phía đông giáp Biển Đông.

Huyện Hoài Nhơn có diện tích 420,84 km² và dân số năm 2018 là 212.063 người. Mật độ dân số đạt 503 người/km².