Der Landkreis Wesermarsch erstreckt sich westlich der Weser gegenüber von Bremerhaven bis Bremen. Der Landkreis stößt westlich an die Stadt Oldenburg und an die Landkreise Ammerland und Ostfriesland. Nördlich begrenzt ist die Wesermarsch durch die Nordsee und den Jadebusen. Im Süden reicht der Kreis bis Delmenhorst. 

Kreisstadt und Verwaltungssitz ist Brake (Unterweser) und größte Stadt ist Nordenham.

Die Wesermarschzählt zur Norddeutschen Tiefebene. Zwei Drittel liegt unterhalb des mittleren Flutwasserpegels und ist durch Deiche geschützt.

Im Süden durchfließt die Hunte von Oldenburg kommend den Landkreis und mündet bei Elsfleth in die Weser. Elsfleth ist auch bekannt durch seine Seefahrtsschule (heute: Fachbereich Seefahrt der Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven).