Der Landkreis Leer grenzt im Norden an die kreisfreie Stadt Emden und an den Landkreis Aurich sowie geringfügig an die Landkreise Wittmund und Friesland, im Osten an die Landkreise Ammerland und Cloppenburg, im Süden an den Landkreis Emsland und im Westen an die niederländische Provinz Groningen.
Er hat ferner im Westen eine kurze Küste am Dollart, umfasst aber auch die westlichsten der ostfriesischen Inseln, Borkum und Lütje Hörn.
Der Landkreis besteht auf dem Festland aus den vier historischen Landschaften Rheiderland (Westen), Overledingerland (Südosten), Moormerland (Norden) und Lengenerland (Nordosten).
Die Südgrenze entspricht der historischen Grenze zwischen der Grafschaft Ostfriesland und dem Niederstift Münster. Sie ist bis heute eine der deutlichsten protestantisch-katholischen Konfessionsgrenzen in Deutschland.
