Powiat kozienicki zajmuje 12,57 % powirzchni subregionu radomskiego i 2,58 % województwa mazowieckiego i położony jest w południowo-wschodniej części województwa mazowieckiego. Powierzchnia powiatu wynosi 917 km2. Administracyjnie do powiatu kozienickiego należy jedna gmina miejsko-wiejska Kozienice, sześć gmin wiejskich: Garbatka-Letnisko, Głowaczów, Gniewoszów, Grabów nad Pilicą, Magnuszew, Sieciechów. Powiat kozienice leży w widłach rzek Wisły i Pilicy, która jest naturalną granicą z powiatem grójeckim, a Wisła oddziela powiat kozienicki od powiatu garwolińskiego (województwo mazowieckie) oraz ryckiego (województwo lubelskie). Od południa powiat graniczy z powiatem zwoleńskim, od zachodu radomskim i białobrzeskim.
Najważniejsze powiązania komunikacyjne powiatu kozienickiego wynikają z jego nadwiślańskiego położenia. Przez miasto Kozienice, zlokalizowane w centralnej części powiatu, przebiega z północy na południe, wzdłuż Wisły droga krajowa nr 79 Warszawa - Sandomierz - Kraków. Z zachodu na wschód przebiega droga krajowa 48 Tomaszów Mazowiecki - Białobrzegi - Kock. Oprócz połączeń krajowych przez teren powiatu kozienickiego przebiegają drogi wojewódzkie, między innmi:
- droga nr 737 Radom - Kozienice,
- droga n r 738 Słowiki - Góra Puławska,
- droga nr 782 Stacja kolejowa Bąkowiec - Bąkowiec
- droga wojewódzka nr 736 Warka - Magnuszew.
Przez powiat biegnie linia kolejowa Radom - Dęblin - Puławy - Lublin, zaś w Zajezierzu gm. Sieciechów znajduje się most drogowy i kolejowy przez Wisłę.

Obszar powiatu jest zróżnicowany pod względem ukształtowania powierzchni terenu, na który składają się Dolina Środkowej Wisły i Równina Kozienicka.
Cechą charakterystyczną rzeźby powierzchni powiatu są doliny rzeczne, wśród których główną rolę odgrywa Dolina Wisły. Dolina Środkowej Wisły ciągnie się wzdłuż całego powiatu, jej szerokość wynosi 10-12 km. Towarzyszy jej szeroki zalewowy teren łąkowy, chroniony wałami przeciwpowodziowymi.
Równina Kozienicka zajmuje pozostałą część powiatu. Na jej powierzchni zalegają piaski wydmowe, na których zachowały się pozostałości Puszczy Kozienickiej. Przez środek równiny płynie rzeka Radomka. Obszar powiatu kozienickiego posiada wysokie walory przyrodnicze. Na system obszarów chronionych powiatu składają się:
- Kozienicki Park Krajobrazowy o powierzchni 26 233,9 ha, którego 7010 ha znajduje się w granicach powiatu kozienickiego. Na terenie parku ochroną objęto najcenniejsze i najbardziej naturalne ekosystemy leśne, często z około 200-letnimi drzewostanami (rezerwaty przyrody).
- "Dolina Drzewiczki i Pilicy" o powierzchni 70 380 ha, jest Obszarem Chronionego Krajobrazu obejmującym doliny rzek Pilicy i Drzewiczki, z dużymi walorami przyrodniczo-krajobrazowymi, cenną roślinnością łąkową i fragmentami lasów oraz różnorodnością gatunkową roślin i zwierząt.
Do obszarów chronionych na terenie powiatu należy także pięć rezerwatów przyrody o powierzchni 477,71 ha, są to: rezerwat "Zagożdżon"; rezerwat "Krępiec"; rezerwat "Olszyny"; rezerwat "Guść"; rezerwat "Dęby Biesiadne im. Mariana Pulkowskiego".
Naturalnym bogactwem powiatu kozienickiego są lasy, których powierzchnia wynosi 27 360 hektarów. Lesistość powiatu wynosi ok. 29,8%. Gminy o największej lesistości to: Kozienice, Garbatka-Letnisko oraz Grabów nad Pilicą, a najmniejszej: Sieciechów i Gniewoszów. Największym zwartym kompleksem leśnym na terenie powiatu jest Puszcza Kozienicka, mniejszym jest puszcza Stromiecka.