شهرستان همدان در ناحيه مياني استان و در گستره اي به مساحت 4084 کيلومتر مربع معادل 21 درصد از مساحت استان را تشکيل مي دهد اين شهرستان در محدوده مدار 48 درجه و 35 دقيقه طول شرقي و 34 درجه و 52 دقيقه عرض شمالي از نصف النهار گرينويچ واقع شده است.

اين شهرستان بر اساس آخرين تقسيمات کشوري ، مشتمل بر دو بخش (مرکزي و شرا  ) معادل 1/13 درصد از تعداد کل بخش هاي استان ، 12 دهستان معادل 7/16 درصد از تعداد کل دهستان هاي استان و 4 شهر (همدان ، مريانج ،  قهاوند و جورقان) معادل 5/18 درصد از تعداد کل شهرهاي استان مي باشد.

شهرستان همدان از نظر طبیعی در یک منطقه کوهستانی واقع شده است. سلسله جبال الوند در جنوب این شهرستان قرار گرفته و ارتفاع بلندترین قله آن از سطح دریا 3574 متر می باشد.