Ненецкий автономный округ расположен на северо-востоке европейской части Российской Федерации. Включает острова Колгуев, Вайгач, Сенгейский, Гуляевские кошки, Песяков, Долгий и другие, более мелкие.
На юго-западе он граничит с Мезенским районом Архангельской области, на юго—востоке — с Республикой Коми, на северо-востоке — с Ямало-Ненецким автономным округом. На севере и северо-западе омывается морями Северного Ледового океана: Белым, Баренцевым, Печорским и Карскими.
Почти вся территория, за исключением крайней юго-западной части, расположена за Северным полярным кругом. Наибольшая протяженность округа с севера на юг в материнской части — около 320 км, с запада на восток — 950 км.
Входит в состав Северо-Западного федерального округа