Okres Stará Ľubovňa sa rozprestiera na území dvoch historických teritóriách, Šariša a Spiša. Na východe hraničí s okresom Bardejov, na juhu s okresom Prešov a Spišskou Novou Vsou, na juhozápade a západe s okresom Poprad a severná hranica okresu dlhá 75 km sa zhoduje so štátnou hranicou Poľska. Okres leží v severozápadnej časti východného Slovenska neďaleko Vysokých Tatier. Rieka prameniaca z Tatier -Poprad, tvorí na úseku dlhom 26 km prirodzenú štátnu hranicu s Poľskom.
Rozloha okresu je 624 km štvorcových. Patrí k najmenším okresom na Slovensku.
Stará ľubovňa je hornatý okres. Jeho nadmorská výška sa pohybuje v rozmedzí od 455-1157 m.n.m. Patrí k mierne teplej až chladnej oblasti. Povrchové vody sú odvádzané do Baltského mora. Hlavnou riekou je Poprad, ktorý vyviera na južných svahoch Vysokých Tatier, kde zberá bočné výdatné prítoky. Dĺžka rieky je 144 km, Ďalšou riekou je Dunajec.
V okrese je veľa minerálnych prameňov, Kúpele, Pienap, ktorý spadá aj do okresu Kežmarok.