Cùng với thành phố Thái Bình, huyện Đông Hưng nằm ở trung tâm tỉnh Thái Bình, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Thái Thụy
• Phía bắc giáp huyện Quỳnh Phụ
• Phía tây và tây bắc giáp huyện Hưng Hà
• Phía tây nam giáp huyện Vũ Thư
• Phía nam giáp thành phố Thái Bình
• Phía đông nam giáp huyện Kiến Xương.

Sông Trà Lý chảy men theo ranh giới phía nam của huyện với các huyện Vũ Thư và Kiến Xương.

Trên địa bàn huyện có một mạng lưới chằng chịt các con sông nhỏ lấy nước từ hai con sông là sông Luộc và sông Trà Lý để cấp nước cho sông Diêm Hộ. Trong đó có sông Sa Lung và con sông lớn nhất là sông Tiên Hưng, là nhánh lớn của sông Diêm Hộ, lấy nước từ sông Luộc, chảy qua thị trấn Đông Hưng.

Cực đông của huyện nằm tại xã Đông Kinh, cực bắc nằm tại xã Đô Lương, cực tây nằm tại xã Hồng Bạch, cực nam nằm tại xã Đông Á. Huyện Đông Hưng cách thành phố Thái Bình 16km, cách Hà Nội 94km.

Huyện có diện tích tự nhiên là 191,76 km², toàn bộ là đồng bằng. Dân số năm 2007 là 246.335 người.