Xiengkhor nằm ở phía Bắc tỉnh Huaphanh, các mặt phía Bắc tiếp giáp tỉnh Sơn La (các huyện Yên Châu, Mai Sơn, Sông Mã) của Việt Nam. Các mặt còn lại giáp các huyện và thị xã cùng tỉnh là: Muang Et ở phía Tây, Xamneua ở phía Nam, Viengxay ở phía Đông Nam, và Sop Bao ở phía Đông. Xiengkhor là một huyện miền núi. Sông Mã chảy từ Sơn La Việt Nam cắt ngang qua huyện, chia huyện thành hai nửa bắc và nam, rồi để lại chảy về phía tỉnh Thanh Hóa Việt Nam.