辽源市位于吉林省中南部，地处东辽河、辉发河上游。地理坐标为东经124°51′22″~125°49′52″，北纬42°17′40″~43°13′40″，南北最长104公里，东西最宽82.8公里。最东从东丰县的沙河沿上游中心线至东丰县永合乡的沙河沿、叶家崴子、后半拉山与梅河口市分界;最西端位于东辽县的泉太镇老营村的老营甸子，沿东辽河西南与辽宁省西丰县相邻;最南端在东丰县和平镇的马家沟、泉眼沟、伍家沟、冷家堡与辽宁省清原县接壤;最北端在东丰县的西大岗岭、郎头山脊、二道河口至伊通河上游中心线与伊通县相连。
辽源市的幅员面积为5140.45平方公里，占全省总面积的2.8%。其中市区(包括郊区)幅员432.37平方公里，东辽县幅员2184.4平方公里，东丰县幅员2523.68平方公里。
辽源市辖东丰、东辽两县，市区设龙山、西安两区。县、区共辖23个镇、7个乡、14个街道办事处。东丰县辖东丰、大阳、横道河、那丹伯、大兴、拉拉河、沙河、猴石、杨木林、小四平、黄河、南屯基12个镇，辖三合、二龙山2个乡;东辽县辖白泉、渭津、安恕、安石、泉太、建安、辽河源、平岗、云顶9个镇，辖足民、金州、凌云、甲山4个乡;龙山区辖东吉、南康、北寿、西宁、站前、向阳、新兴、福镇8个街道办事处和工农乡、寿山镇;西安区辖泰安、仙城、东山、先锋、富国、安家6个街道办事处和灯塔镇。
