Huyện Thoại Sơn nằm ở phía nam tỉnh An Giang.

Phía đông bắc giáp thành phố Long Xuyên

Phía đông và phía đông nam giáp huyện Vĩnh Thạnh, thành phố Cần Thơ

Phía nam giáp huyện Tân Hiệp, tỉnh Kiên Giang

Phía tây nam giáp huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang

Phía tây giáp huyện Tri Tôn

Phía bắc giáp huyện Châu Thành.

Huyện có tổng diện tích là 458.69 km².

Tính đến ngày 1 tháng 1 năm 2000, dân số của huyện là 180.633 người (theo số liệu do Cục Thống kê tỉnh An Giang cung cấp ngày 5 tháng 7 năm 2001).