Карагинский район расположен в северной части полуострова Камчатка. Омывается на северо-западе водами Охотского моря, на востоке — Беринговым морем. Состоит из трёх территориальных зон: северной, южной и острова Карагинский.

В южной части восточного побережья района находится уникальное место — район села Ивашка (58°37′ с. ш. 162°14′ в. д), которому принадлежит «географический рекорд» планетарного масштаба — отправная точка самого длинного прямого морского пути.