Stóra Dímun tilhører den sørlige delen av Færøyene og ligger midtveis mellom Skúvoy og Sandoy i nord og Suðuroy i sør og sørvest. I sør–sørøstlig retning ligger den ubebodde Lítla Dímun. Sundet mellom Stóra og Lítla Dímun og Suðuroy kalles Suðuroyarfjørður, mens sundet mellom Stóra Dímun og Skúvoy kalles Dímunarfjørður.