Naxçıvan Muxtar Respublikası şimalda və şərqdə Ermənistan Respublikası (246 km), qərbdə Türkiyə Respublikası (11 km), cənubda isə İran İslam Respublikası (204 km) ilə həmsərhəddir. Muxtar respublikanın Ermənistanla təbii sərhədini, əsasən Zəngəzur və Dərələyəz silsilələrinin suayırıcıları, Türkiyə və İranla sərhədini isə Araz çayı təşkil edir. Ərazisi şimal qərbdən cənub şərqə doğru 158 km məsafədə uzanır. Şimalda ən ucqar nöqtəsi Saraybulaq silsiləsinin Şərur rayonu ərazisindəki Kömürlü dağı (2064 m), ən cənub nöqtəsi isə Arazın sol sahilində 600 m yüksəklikdə yerləşən Zerəni dəmiryol stansiyasıdır. Şimaldan cənuba doğru ən böyük məsafəsi 75 km-ə bərabərdir. Qədim Azərbaycan torpağı olan Zəngəzur mahalının 1920-ci ildə sovet rəhbərliyi tərəfindən qanunsuz olaraq Ermənistana verilməsi nəticəsində 44-45 km enində zolaq Araz çayına doğru uzanaraq, Naxçıvan Muxtar Respublikasını Azərbaycan Respublikasının qalan ərazisindən ayırmışdır.