Casas Grandes tiene una extensión territorial de 3,719 kilómetros cuadrados, limita al norte con el municipio de Janos, al este con el municipio de Nuevo Casas Grandes, el municipio de Galeana y el municipio de Ignacio Zaragoza, al sur con el municipio de Madera y al oeste con el estado de Sonora, donde sus límites corresponde a los municipios de Bacerac, Bavispe, Huachinera y Nácori Chico.