Бурынский район расположен в центре Сумской области. С ним соседствуют Путивльский, Конотопский, Роменский, Недригайловский и Белопольский районы. Административным центром района является город (c 1964 года) Бурынь, расположенный на реке Чаша, притоке Сейма (бассейн Днепра). Железнодорожная станции Путивль (на линии Ворожба — Конотоп), на расстоянии 100 км к северо-западу от областного центра Сумы. По территории района протекают реки Сейм, Терн, Чаша, Вижлица, Курица, Биж, Ромен, Езуч.