Zgodnie z kryteriami regionalizacji fizycznogeograficznej Puszcza Augustowska jest położona na Pojezierzu Litewskim, głównie w mezoregionie Równina Augustowska oraz częściowo w mezoregionach Pojezierze Zachodniosuwalskie i Pojezierze Wschodniosuwalskie. Od zachodu puszczę otaczają pagórkowate tereny Pojezierza Ełckiego, od południa zamykają ją bagna Kotliny Biebrzańskiej, zaś od wschodu dolina rzeki Marycha.
Według regionalizacji przyrodniczo-leśnej z 2010 większość obszaru puszczy leży w Mezoregionie Puszczy Augustowskiej (II.11), północno-zachodni fragment w Mezoregionie Wigier i Rospudy (II.10), zaś południowy fragment w Mezoregionie Górnej Biebrzy (II.12), wchodzących w skład Krainy Mazursko-Podlaskiej (II).
W regionalizacji geobotanicznej (Matuszkiewicz, 2008) Puszcza Augustowska znajduje się w Krainie Augustowsko-Suwalskiej (F.2) w okręgach: Pojezierza Suwalskiego (F.2.1) i Puszczy Augustowskiej (F.2.2).
W kwestii podziału klimatycznego Polski istnieje wiele propozycji.