Пеновский район расположен на северо-западе Тверской области, в верховьях реки Волги, на юго-западных отрогах Валдайской возвышенности. На севере район граничит с Новгородской областью, на юго-западе и юге – с Андреапольским районом, на северо-востоке – с Осташковским районом, на юго-востоке – с Селижаровским районом.
Общая площадь района – 238,5 тыс.га. Основная площадь района занята лесами и лесными угодьями – 184,6 тыс.га., залесённость территории составляет 77,4 процента.
Водные ресурсы занимают 10 тыс.га. (4,2 %), сельхозугодья – 17,8 тыс.га (7,5 %).
Протяженность дорог по району составляет 279 км.
Пеновский район включает в себя городское поселение с административным центром пгт. Пено и шесть сельских поселений. Количество населенных пунктов по состоянию на 01.01.2006г. – 136.
Уникальность Пеновского района заключена в том, что по его территории протекает 2 великие реки Европы – Волга и Западная Двина. На западе района, в 6-ти километрах от станции Соблаго из небольшого озера Двинец берет начало река Западная Двина. В северо-восточной части района (36 км.) протекает река Волга. Несмотря на то, что истоки этих рек находятся в 20 – ти километрах друг от друга, текут они в разные стороны. Волга несет воды в Каспийское море, Западная Двина - в Балтийское.
На территории района более 130 озер, из них наиболее крупные: Вселуг, Охват, Стерж, Пено, Витьбино, Соблаго, и другие. Большинство из них ледниково-мореного происхождения.
Территория Пеновского района на 77,4 % покрыта лесом. В основном, это южно-русская тайга: сосна, дуб, липа, береза, клен и другие. Имеются растения тундры: морошка, клюква, голубика.
Район богат разнообразным животным миром: лось, медведь, волк, кабан, лиса, куница, бобер, выдра, норка, заяц, хорь, белка, глухарь, куропатка, тетерев, рябчик, утки.
Водный мир района представлен рыбой такой как, лещ, щука, судак, ряпушка, плотва, язь, окунь, карась и другие.
Имеются полезные ископаемые: торф, известняк, бурый уголь, песок, глина, кварцевый песок.
На территории Пеновского района сохранились редкие архитектурные памятники:
-церковь Иоанна Предтечи на Ширковском погосте на берегу озера Вселуг (памятник деревянного зодчества), срублена в 1694 году, сложное уникальное сооружение высотой 45 метров – ярусный храм;
-церковь Святой Троицы в с.Отолово - 18 век;
-церковь Рождества Богородицы в с.Вселуки - 1935 года;
-церковь Знамения Пресвятой Богородице на погосте Ветожетка – начало 19 века (рядом могила участника Бородинского сражения - Корбутовского);
К памятникам природы Пеновского района относится остров Ново-Соловецкий на озере Вселуг, где в 1701 году был основан мужской монастырь и построена церковь.
