Huyện Quỳnh Phụ nằm (chính giữa phía Bắc tỉnh) tại hai ngã ba ranh giới giữa tỉnh Thái Bình: với hai tỉnh Hưng Yên, Hải Dương và với hai tỉnh Hải Dương, Hải Phòng. Phía Đông Nam giáp huyện Thái Thụy, phía Nam giáp huyện Đông Hưng, phía Tây Nam giáp huyện Hưng Hà. Góc phía Tây giáp huyện Phù Cừ tỉnh Hưng Yên. Phía Tây Bắc giáp các huyện: Thanh Miện và Ninh Giang của tỉnh Hải Dương. Phía Đông Bắc giáp huyện Vĩnh Bảo của thành phố Hải Phòng. Con sông Luộc chảy men theo gần như toàn bộ ranh giới với các tỉnh Hải Dương, Hưng Yên. Sông Hóa nằm trên ranh giới với huyện Vĩnh Bảo. Trên khắp địa bàn huyện có một mạng lưới các con sông nhỏ nhận nước từ sông Luộc và sông Hóa đổ vào sông Diêm Hộ (trong đó có nhánh chính của sông Diêm Hộ). Cực nam của huyện là xã Đồng Tiến (giáp ranh hai huyện Đông Hưng và Thái Thụy), cực bắc của huyện là xã An Khê (giáp ranh hai huyện: huyện Ninh Giang tỉnh Hải Dương xã An Mỹ giáp ranh với huỵện Vĩnh Bảo thành phố Hải Phòng). Huyện Quỳnh Phụ là một huyện đồng bằng, diện tích tự nhiên là 209,6 km². Huyện Quỳnh Phụ cách thành phố Thái Bình 27 km, cách Hà Nội 117 km.

Theo thống kê năm 2009, dân số huyện Quỳnh Phụ là 245.188 người, mật độ dân số đạt 1.170 người/km²