Der Landkreis hat eine Ausdehnung von ca. 65 km von SW nach NO und ca. 35 km von NW nach SO in Luftlinie gerechnet. Das ergibt eine Fläche von rd. 1.200 qkm. Von der Donau werden die beiden grundverschiedenen Teile des Landkreises, „Wald“ und „Gäu“, getrennt. Der Teil nördlich der Donau wird beherrscht durch die Höhen und Ausläufer des Bayerischen Waldes (höchster Punkt ist der Hirschenstein mit 1.095 m). Der natürliche Reichtum der Landschaft nördlich der Donau liegt in erster Linie in der Schönheit und Vielgestaltigkeit des Bayerischen Waldes, was in einem florierenden und sich immer mehr verstärkenden Fremdenverkehr zum Ausdruck kommt.

Der Teil südlich der Donau erreicht Höhen bis etwa 450 m und gliedert sich in zwei Teile: die Donauebene und das Donau-Isar-Hügelland. Die Donauebene zieht sich in einer Breite von etwa 15 km und einer Höhenlage von rd. 320–350 m von NW nach SO durch das Kreisgebiet. Sie ist weithin bekannt als der „Gäuboden“ oder die „Kornkammer“ Bayerns.