Автономный округ расположен в серединной части России и Евразийского материка.
С запада на восток территория автономного округа простирается на 1400 км от восточных склонов Северного Урала почти до берегов р. Енисей; с севера на юг - на 900 км от Сибирских Увалов до Кондинской тайги.
Крайняя северная точка расположена у истоков р. Хулга в Березовском районе, крайняя южная - вблизи поселка городского типа Куминский, крайняя западная - в горах Северного Урала у истоков р. Северная Сосьва, крайняя восточная - у истоков р. Вах. На севере автономный округ граничит с Ямало-Ненецким автономный округом, на северо-западе - с Республикой Коми, на юго-западе - со Свердловской областью, на юге - с Тобольским и Уватским районами Тюменской области, на юго-востоке и востоке - с Томской областью и Красноярским краем.
Вся территория автономного округа, кроме Березовского и Белоярского районов, относится к местностям, приравненным к районам Крайнего Севера. Протяженность границ составляет 4733 км. Автономный округ занимает площадь 534,8 тыс. кв. км.
Численность населения (по состоянию на 1 января 2018 года) - 1655,1 тыс. жителей. Плотность населения составляет 3,09 чел. на кв. км.
Столица автономного округа - г. Ханты-Мансийск с численностью населения 98,5 тыс. человек, площадь - 250,93 кв. км.
Крупнейшие населенные пункты автономного округа:
город Сургут - 366,2 тыс. жителей;
город Нижневартовск - 275,4 тыс. жителей;
город Нефтеюганск - 127,0 тыс. жителей;
город Ханты-Мансийск - 98,5 тыс. жителей;
город Когалым - 66,4 тыс. жителей;
город Мегион - 54,7 тыс. жителей;
город Нягань - 58,2 тыс. жителей.