Der Landkreis Nordhausen ist der nördlichste Landkreis in Thüringen. Dieser, als Einziges, blieb seit der Wiedervereinigung unverändert. Im Norden wird Nordhausen vom Harz begrenzt, im Süden von den Höhenzügen, der Hainleite und der Windleite. Die größten Flüsse sind die Zorge, die Helme und die Wipper. Dazu befinden sich noch einige mit Wasser gefüllte Karsterscheinungen im Landkreis, wie das Große Seeloch bei Kleinwechsungen.