Der Ilm-Kreis liegt in Thüringen und umfasst die bedeutenden Gebiete der Städte Arnstadt und Ilmenau. Es reicht von Erfurt südlich bis zum Rennsteig im Thüringer Wald im Süden. Aus diesem Grund befindet er sich im Zentrum von Thüringen. Die Hauptflüsse des Ilm-Kreises sind die Gera und die Ilm, die nach dem Namen des Kreises benannt wurden. Eine große Anzahl von Flüssen und Bächen im Landkreis münden in einen der beiden Flüsse.