Каргопольский район расположен на юго-западе Архангельской области. Граничит с Плесецким, Няндомским, Коношским районами Архангельской области, Вологодской областью и Республикой Карелия. Протяженность с севера на юг 155 км, с востока на запад – 111 км. Территория муниципального образования составляет 10,13 тыс.кв.км (1,7% территории Архангельской области). 

Административным центром МО «Каргопольский муниципальный район» является город Каргополь.

Каргополь расположен на реке Онега в 5 км от ее истока озера Лаче, в 427 км к юго-западу от города Архангельска и в 79 км к западу от железнодорожной станции Няндома. Район имеет автомобильный выход по дороге областного значения через Няндому - Долматово на Вологду и Москву.

Климат района умеренно-континентальный, формируется под влиянием холодных воздушных арктических масс с Северного Ледовитого океана и более теплых атлантических. Характерные черты климата района - крайняя неустойчивость погоды в течение всего года, повышенная влажность воздуха, развитая метелевая деятельность.

Территория района расположена в южной зоне средней тайги. Коренные формации данной территории представлены еловыми, сосновыми, сосново-еловыми сфагново-долгомошными лесами, кустарником и лишайником. На долю лесов приходится 72% от площади района, кроме того, значительную площадь занимают болота (14%), менее распространена луговая и кустарниковая растительность. Основные лесообразующие породы: ель, сосна, береза, осина, ольха. Еловые и сосновые леса занимают более 80% лесопокрытой площади. В результате интенсивной лесоэксплуатации в районе отмечено значительное сокращение хвойных коренных пород и широкое распространение вторичных мелколиственных и смешанных лесов, образованных березой, осиной, на увлажненных местах – ольхой.

Территория района имеет хорошо развитую гидрографическую систему, представляющую собой озерно-речную систему реки Онеги, принадлежащую бассейну Белого моря.

Главная водная магистраль района - река Онега, одна из крупнейших рек Севера России. Истоком ее служат озера Лаче и Воже, соединенные 64-километровой протокой р.Свидью. Остальные реки, берущие начало или протекающие по территории района, относятся к категории малых или очень малых. Большая часть их впадает в озеро Лаче и незначительная - в реку Онега.

Каргополь – один из древнейших городов Русского Севера. Находясь на стыке зон влияния новгородской феодальной республики и Белозерского княжества, Каргополь отразил в своем развитии характерные черты средневекового градостроительства России – ориентацию планировочной структуры на реку, перемещение основного центра города по мере его роста, живописное сочетание архитектурных доминант церквей и рядовой деревянной застройки.