충청북도 동북부에 위치해 있으며 동쪽은 경상북도 영주시, 서쪽으로 충청북도 제천시, 남쪽은 경상북도 문경시, 북쪽은 강원도 영월군에 각각 겸하고 있고 산지, 하천이 많아 경관이 빼어나다. 면적은 780.1㎢이며 인구는 3만4,122명(2005년 12월말 기준)이다. 행정구역은 2읍 6면 148개리로 되어 있고, 군청 소재지는 단양읍 별곡리에 위치하고 있다.

* 자연환경
남한강이 영월군으로부터 동서로 관류하고 있고, 강의 동쪽에는 소백산맥이 보은군 속리산을 거쳐 지리산으로 이어져 있으며, 북쪽에는 태백산맥이 뻗어 있다. 주요 산으로는 소백산맥과 오대산 줄기인 용두산, 연화봉, 저수재, 국망봉, 형제봉 등 해발 1000m 내외의 산이 있다. 하천으로는 단양천이 경상북도 학성산에서 발원해 단성면 하방리에서 남한강과 합류 하고 국망천은 국망봉에서 발원해 가곡면 사평리에서 각각 남한강과 합류한다.