遼源市位于吉林省中南部，地處東遼河、輝發河上游。地理坐標北緯42°17′40″～43°13′40″，東經124°51′22″～125°49′52″。南北直線距離104公里，東西直線距離82.8公里。東端于東豐縣的沙河沿上游中心線至東豐縣永合鄉的沙河沿、葉家崴子、后半拉山與梅河口市分界；西端于東遼縣的泉太鎮老營村的老營甸子沿東遼河西南與遼寧省西豐縣相鄰；南端于東豐縣和平鎮的馬家溝、泉眼溝、伍家溝、冷家堡與遼寧省清原縣接壤；北端于東豐縣的西大崗嶺、郎頭山脊、二道河口至伊通河上游中心線與伊通縣相連。遼源市境域面積5138.72平方公里，占全省總面積的2.8%。其中，市區（包括郊區）面積424.27平方公里；東遼縣面積2192.21平方公里；東豐縣面積2522.24平方公里。