Район входит в восточную зону Вологодской области.Район граничит: с Междуреченским, Сокольским, Сямженским, Верховажским, Тарногским, Нюксенским, Грязовецким, Бабушкинским районами области и Солигалическим районом Костромской области.
Центр муниципального района — город Тотьма.
Общая площадь района составляет 8200 кв.км.
Численность населения 26803 чел., в том числе: г. Тотьма — 10500 чел.

Плотность населения 3.34 чел/кв.км.

По занимаемой территории Тотемский район занимает третье место среди районов области.

Расстояние до областного центра по шоссе - 215 км., водным транспортом - 247 км., воздушным - 195 км.

Расстояние до ближайшей ж/д станции Печаткино 180 км.

Наибольшее значение в связях Тотемского района с окружающими территориями имеет автомагистраль федерального значения Чекшино-Тотьма-Никольск

Населенные пункты застроены в смешанном исполнении с преобладанием строений из древесины. Общая площадь жилого фонда 665 тыс.кв.м.

По территории района проходят: 4 нитки газопровода высокого давления Уса-Ухта-Торжок и 1 нитка нефтепровода Ухта-Ярославль.

Протяженность всех линий электропередач составляет 1486 км. напряжением от 0.38 кВт до 110000 кВт, имеется 325 трансформаторных подстанций и 8 понижающих подстанций.

Дорожными организациями обеспечивается 525.7 км. автодорог, 39 мостов, 11 из которых деревянные, 565 водопроводных труб, 156 км. дорог переданы на баланс района.