شهرستان همدان با وسعتی حدود 4118 کیلومتر مربع، از خط الرأس رشته کوه الوند، تا مرزهای شرقی استان کشیده شده است. شرقی ترین نقطه این شهرستان 49 درجه و 27 دقیقه غربی ترین آن 48 درجه و 20 دقیقه از نصف النهار گرینویج فاصله دارد و در حد فاصل 34 درجه و 35 دقیقه، تا 35 درجه عرض شمالی واقع شده است.
شهرستان همدان، از شمال به شهرستانهای رزن و کبودراهنگ، از جنوب به تویسرکان و ملایر، از شرق به استان مرکزی و از غرب به شهرستان بهار محدود می شود.
در جنوب شهرستان همدان، ارتفاعات کوهستان الوند قرار دارد، که خط الرأس این ارتفاعات، مرز طبیعی شهرستان های همدان، قهاوند، دشت نشر و قسمتی از دشت رزن- فامنین در حد فاصل این ارتفاعات قرار گرفته اند.

بلندترین نقطه شهرستان همدان در قله الوند با ارتفاع 3584 متر و پست ترین نقطه آن زمینهای عمر آباد با ارتفاع 1600 متر است، که محل خروج روز قره چای می باشد. متوسط ارتفاع این شهرستان نیز از سطح دریا، حدود 1820 متر است. این شهرستان، بر اساس سرشماری عمومی سال 1375 دارای 563466 نفر جمعیت و تراکم نسبی 8/136 نفر در هر کیلومتر مربع می باشد و از 5 شهر همدان، مریانج، فامنین، جورقان و قهاوند و 3 بخش و 12 دهستان تشکیل شده است و مردم در مراکز شهرهای آن به فارسی و در روستاها، عمدتاً به ترکی سخن می گویند.