Huyện Kỳ Sơn ở tọa độ 19⁰06’ - 19⁰43’ vĩ độ Bắc, 103⁰52’ - 104⁰47’ kinh độ Đông. Diện tích tự nhiên 2.094,84 km² (đứng thứ 2 trong toàn tỉnh). Phía Bắc, Tây, Nam giáp 5 huyện, thuộc 3 tỉnh (Hủa Phăn, Xiêng Khoảng, Bôlykhămxay) của nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào với 192 km đường biên giới (trong đó có 65 km đường biên giới trên sông), phía Đông giáp huyện Tương Dương.

Huyện Kỳ Sơn có vị trí chiến lược quan trọng, là huyện địa đầu phía Nam của tỉnh, có đỉnh Phuxailaileng cao 2.711m - là ngọn núi cao nhất của Nghệ An và cả dãy Trường Sơn, ngoài ra, trên địa bàn huyện cũng có nhiều đỉnh núi cao khác như Pu Soong (2.365m), Pu Tông (2.345m), Pu Long (2.176m). Vùng Mường Lống khí hậu mát mẻ, có dòng Nậm Nơn, Nậm Mộ và Quốc lộ 7A chạy qua, có cửa khẩu quốc tế Nậm Cắn nối với tỉnh kết nghĩa Xiêng Khoảng (Lào). Ngoài ra có 1 cửa khẩu phụ Ta Đo (Mường Típ) và nhiều đường tiểu ngạch qua biên giới.

Kỳ Sơn chịu ảnh hưởng trực tiếp của vùng khí hậu Tây Nam Nghệ An, có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau.

Nhiệt độ trung bình biến đổi từ 20⁰C-25⁰C, có 6 tháng nhiệt độ vượt quá 25⁰C; tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 7 từ 39 - 42⁰C; tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 1 từ 6 - 8⁰C, các xã vùng cao như: Mường Lống, Na Ngoi, Huồi Tụ vào mùa lạnh có lúc giảm xuống còn 1 - 4⁰C nhưng lại rất mát mẻ vào mùa hè có thể làm khu điều dưỡng, nghỉ ngơi.

Lượng mưa bình quân đạt 1.650 mm, song lại phân bố không đều theo không gian và thời gian (các xã Hữu Lập, Hữu Kiệm, Chiêu Lưu, thị trấn Mường Xén có lượng mưa tương đối thấp, bình quân năm chỉ đạt 1.560 mm. Khu vực vùng núi cao lượng mưa bình quân trên 2.200 mm).

Kỳ Sơn chịu ảnh hưởng của gió phơn Tây Nam (gió Lào) xuất hiện từ tháng 4 đến tháng 8, gây khô, nóng ở một số vùng địa hình tương đối thấp trong huyện.

Văn phòng HĐND - UBND huyện