شهرستان خلخال در جنوب استان اردبیل واقع شده‌است و مرکز آن شهر خلخال است. 

این شهرستان از طرف شمال به شهرستان کوثر از طرف شرق به‌استان گیلان از طرف جنوب به استان زنجان و از طرف مغرب به شهرستان میانه حدود می‌شود. شهرستان خلخال در ۴۸ درجه و۳۲ دقیقه طول جغرافیایی و۳۷ دقیقه و۳۷ درجه عرض جغرافیایی از نصف النهار گرینویچ قرار گرفته‌است.