Północną granicę tworzy Wisła, a od wschodu powiat opiera się o Puszczę Kampinoską.
Na terenie województwa mazowieckiego graniczy z powiatami: gostynińskim, płockim, płońskim, nowodworskim, warszawskim zachodnim, grodziskim i żyrardowskim.
Od strony południowo-zachodniej powiat sochaczewski graniczy z powiatem skierniewickim oraz powiatem łowickim w województwie łódzkim.
Stolicą powiatu jest Sochaczew.
Rzeźba terenu thumb|Brochów – dolina Bzury Krajobraz powiatu sochaczewskiego ukształtował się podczas środkowopolskiego i bałtyckiego zlodowacenia. Ich pozostałością są doliny rzeczne i pradoliny z wydmami śródlądowymi (w pasie od Młodzieszyna do Warszawy) oraz płaskie równiny denudacyjne (patrz: denudacja).
Na terenie powiatu występują gleby średniej jakości: płowe, bielicowe i brunatne.
Jedynym liczącym się surowcem mineralnym są iły warowe, szare i szaro brązowe (gminy Iłów i Brochów) wykorzystywane do produkcji ceramiki budowlanej.
Klimat Teren powiatu leży w strefie klimatu umiarkowanego przejściowego i jest kształtowany przez powietrze polarno-morskie, zwrotnikowo-morskie, polarno-kontynentalne i zwrotnikowo-kontynentalne.