มีพื้นที่ 923.768 ตร.กม.มีพื้นที่เป็นอันดับ 5 ของจังหวัดอุดรธานี เป็นอำเภอที่อยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือของจังหวัดพื้นที่โรงพัก จำนวน 5 ไร่มีระยะห่างจากตัวอำเภอเมืองอุดรธานี 75 กม. พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นที่ราบลุ่ม สภาพดินปนทราย ลักษณะเป็นป่าโปร่ง มี ลำห้วยทวน ลำน้ำงครามลำห้วยหลวง ไหลผ่าน บางพื้นที่เป็นลักษณะดินเค็ม จึงเกิดอุตสาหกรรม เกลือสินเธาว์ สถานีตำรวจภูธรบ้านดุง มีอาณาเขต ติดต่อกับอำเภอและจังหวัด ดังนี้ ทิศเหนือ ติดต่อกับ อ.โพนพิสัย และ อ.โซ่พิสัย จ.หนองคาย ทิศใต้ ติดต่อกับ อ.ทุ่งฝน และอ.พิบูลย์รักษ์ จ.อุดรธานี ทิศตะวันออก ติดต่อกับ อ.บ้านม่วง และ อ.เจริญศิลป์ จ.สกลนคร ทิศตะวันตก ติดต่อกับ อ.เพ็ญ และ อ.สร้างคอม จ.อุดรธานี