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″。辽源市幅员面积为5139平方公里，占吉林省总面积的2.8%。南北最长104公里，东西最宽82.8公里。地理概貌为“五山一水四分田”。

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。