Huyện Na Hang nằm ở phía bắc tỉnh Tuyên Quang, cách thành phố Tuyên Quang khoảng 110 km, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Chợ Đồn, huyện Ba Bể và huyện Pác Nặm thuộc tỉnh Bắc Kạn
• Phía tây giáp huyện Lâm Bình
• Phía nam giáp huyện Chiêm Hóa
• Phía bắc giáp huyện Bắc Mê, tỉnh Hà Giang và huyện Bảo Lâm, tỉnh Cao Bằng.

Huyện Na Hang có diện tích 865,50 km², dân số năm 2011 là 41.868 người.[1]

Na Hang là một huyện vùng cao, được chia thành 3 khu: A, B, C; càng về phía bắc, độ cao càng tăng dần. Núi ở đây phần lớn là núi đá vôi. Sông Gâm và một phụ lưu của nó là sông Năng là hai con sông lớn nhất ở huyện. Địa hình ở Na Hang thuận lợi cho việc phát triển thủy điện, có Nhà máy thủy điện Tuyên Quang.