Phía tây giáp huyện Nam Đàn, phía đông giáp thành phố Vinh, phía nam giáp huyện Đức Thọ và thị xã Hồng Lĩnh, phía đông nam giáp huyện Nghi Xuân, phía bắc và đông bắc giáp huyện Nghi Lộc.

Hưng Nguyên là huyện ngoại vi thành phố Vinh. Phía bắc và đông Bắc giáp huyện Nghi Lộc; phía tây giáp huyện Nam Đàn; phía đông giáp thành phố Vinh; sông Lam uốn khúc và bao bọc huyện từ phía tây nam đến đông nam.