大通湖区位于湘中偏北，地理坐标为：东经112°15′28″至112°42′02″，北纬29°01′19″至29°19′16″，跨37、38两带，东邻漉湖，南与沅江市相连，西北与南县、华容县比邻。地形为典型的洞庭湖冲积平原，区内的湖泊、水面、沟渠纵横交错。土壤成土母质系河湖沉积物，地势低洼平坦，地面海拨高程24~32米之间。区境属中亚热带向北亚热带过渡的大陆性季风湿润气候区，年平均气温16.5℃，无霜期264天；年均降水1240.8毫米；年均日照1643.3小时，年均太阳总辐射量105.1卡/平方厘米。全区常住人口源自全国23个省（市）、108个县（市），分11个不同民族，264个姓氏。