Huyện có diện tích 292.2 km², phía Đông giáp huyện Đông Sơn, phía Đông Nam giáp huyện Nông Cống, phía Nam giáp huyện Như Thanh, phía Tây Nam giáp huyện Thường Xuân, phía Tây Bắc giáp huyện Thọ Xuân, phía Đông Bắc giáp huyện Thiệu Hóa. Triệu Sơn là một huyện bán sơn địa nhưng diện tích chủ yếu vẫn là đồng bằng, địa hình thấp dần về phía Bắc, với vài con sông suối nhỏ chảy vào sông Chu ở hai huyện bên: Thọ Xuân và Thiệu Hóa, ở phía Nam có một vài ngọn núi thấp với độ cao khoảng 250 – 300 m, như núi Nưa ở thị trấn Nưa. Cực Nam là thị trấn Nưa, cực Tây là xã Bình Sơn, cực Đông là xã Đồng Tiến. Dân số là 208.300 người (1999) gồm 3 dân tộc Kinh, Mường, Thái.