Karolinenkoog ligger ved Eiderens utløp i Nordsjøen i det nordlige Ditmarsken. Over Eideren er det broforbindelse på Bundesstraße 5 mellom Karolinenkoog og Tönning i Nordfriesland. Følger man klokken fra nord, grenser Karolinenkoog til Tönning og Oldenswort i Nordfriesland og Groven, Hemme, Strübbel, Schülp og Wesselburenerkoog i Ditmarsken.