Kautokeino grenser i nord mot Kvænangen og Alta, i øst mot Karasjok og i vest mot Nordreisa. Mot sør grenser kommuner mot Enontekis og Enare kommuner i Finland. Tettsteder og bygder i kommunen er Kautokeino (Guovdageaidnu), Masi (Máze), Hemmogieddi/Stornes, Šuoššjávri, Økseidet (Ákšomuotki), Láhpoluoppal, Siebe, Áidejávri, Soahtefielbma og Ávži. Det finnes ca. 10 000 fiskevann innenfor kommunegrensene. Kommunen er Norges største i utstrekning, og er nesten dobbelt så stor som Norges nest største kommune, Karasjok. Med sine nærmere 10 000 kvadratkilometer er Kautokeino større enn to av landets fylker. Det høyeste punktet i kommunen er fjellet Mollejus, med en topp som rager 974 meter over havet, på grensa mot Nordreisa kommune i vest.