ตามการแบ่งจังหวัดเป็นภาคโดยคณะกรรมการภูมิศาสตร์แห่งชาติและราชบัณฑิตยสภา จังหวัดสุโขทัยตั้งอยู่ในภาคกลาง บริเวณตอนบนของภาค หากแบ่งเขตตามการพยากรณ์อากาศและเศรษฐกิจ สังคม จะจัดอยู่ในภาคเหนือตอนล่าง ห่างจากกรุงเทพมหานครตามระยะทางหลวงแผ่นดินประมาณ 440 กิโลเมตร มีอาณาเขตติดต่อกับจังหวัดใกล้เคียง ดังนี้

 

ทิศเหนือ ติดต่อกับอำเภอวังชิ้น อำเภอเด่นชัย จังหวัดแพร่ และอำเภอลับแล จังหวัดอุตรดิตถ์

ทิศตะวันออก ติดต่อกับอำเภอพรหมพิราม อำเภอเมืองพิษณุโลก จังหวัดพิษณุโลก และอำเภอพิชัย จังหวัดอุตรดิตถ์

ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอพรานกระต่าย จังหวัดกำแพงเพชร และอำเภอบางระกำ จังหวัดพิษณุโลก

ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอเมืองตาก อำเภอบ้านตาก จังหวัดตาก และอำเภอเถิน จังหวัดลำปาง

            พื้นที่ส่วนใหญ่ของจังหวัดสุโขทัยจะเป็นที่ราบลุ่ม ทางตอนเหนือและตอนใต้ของจังหวัดมีลักษณะเป็นที่ราบสูง มีเขาหลวงเป็นภูเขาที่มีความสูงที่สุด วัดจากระดับน้ำทะเลมีความสูงประมาณ 1,200 เมตร โดยมีแนวภูเขายาวเป็นพืดทางด้านทิศตะวันตก ส่วนพื้นที่ตอนกลางของจังหวัดจะเป็นที่ราบ มีแม่น้ำยมไหลผ่านจากทิศเหนือจรดทิศใต้ ผ่านอำเภอศรีสัชนาลัย อำเภอสวรรคโลก อำเภอศรีสำโรง อำเภอเมืองสุโขทัย และอำเภอกงไกรลาศ ช่วงที่ไหลผ่านจังหวัดสุโขทัยยาวประมาณ 170 กิโลเมตร

จังหวัดสุโขทัยมีองค์กรปกครองส่วนท้องถิ่นรวม 91 แห่ง ประกอบด้วย องค์การบริหารส่วนจังหวัด 1 แห่ง คือ องค์การบริหารส่วนจังหวัดสุโขทัย, เทศบาลเมือง 3 แห่ง ได้แก่ เทศบาลเมืองศรีสัชนาลัย เทศบาลเมืองสวรรคโลก และเทศบาลเมืองสุโขทัยธานี, เทศบาลตำบล 18 แห่ง และองค์การบริหารส่วนตำบล 69 แห่ง พื้นที่จังหวัดสุโขทัย โดยมีพื้นที่หลัก ได้แก่

1. อำเภอเมืองสุโขทัย
2. อำเภอบ้านด่านลานหอย
3. อำเภอคีรีมาศ
4. อำเภอกงไกรลาศ
5. อำเภอศรีสัชนาลัย
6. อำเภอศรีสำโรง
7. อำเภอสวรรคโลก
8. อำเภอศรีนคร
9. อำเภอทุ่งเสลี่ยม

• เทศบาลเมืองสุโขทัยธานี
• เทศบาลตำบลบ้านสวน
• เทศบาลตำบลเมืองเก่า
• เทศบาลตำบลบ้านกล้วย

• เทศบาลตำบลลานหอย
• เทศบาลตำบลตลิ่งชัน

• เทศบาลตำบลทุ่งหลวง
• เทศบาลตำบลบ้านโตนด

• เทศบาลตำบลกงไกรลาศ

• เทศบาลเมืองศรีสัชนาลัย
• เทศบาลตำบลหาดเสี้ยว

• เทศบาลตำบลศรีสำโรง

• เทศบาลเมืองสวรรคโลก
• เทศบาลตำบลในเมือง
• เทศบาลตำบลป่ากุมเกาะ
• เทศบาลตำบลคลองยาง
• เทศบาลตำบลเมืองบางขลัง

• เทศบาลตำบลศรีนคร

• เทศบาลตำบลทุ่งเสลี่ยม
• เทศบาลตำบลเขาแก้วศรีสมบูรณ์
• เทศบาลตำบลกลางดง