Kabupaten Grobogan merupakan kabupaten terluas kedua di Jawa Tengah setelah Kabupaten Cilacap, dan berbatasan langsung dengan 9 kabupaten lain. Letak astronomis wilayah antara 110° 15' BT – 111° 25' BT dan 7° LS - 7°30’ LS, dengan jarak bentang dari utara ke selatan ± 37 km dan dari barat ke timur ± 83 km.
Secara geografis, Grobogan merupakan lembah yang diapit oleh dua pegunungan kapur, yaitu Pegunungan Kendeng di bagian selatan dan Pegunungan Kapur Utara di bagian utara. Bagian tengah wilayahnya adalah dataran rendah. Dua sungai besar yang mengalir adalah Kali Serang dan Kali Lusi.
Dua pegunungan tersebut merupakan hutan jati, mahoni dan campuran yang memiliki fungsi sebagai resapan air hujan disamping juga sebagai lahan pertanian meskipun dengan daya dukung tanah yang rendah.
Lembah yang membujur dari barat ke timur merupakan lahan pertanian yang produktif, yang sebagian telah didukung jaringan irigasi. Lembah ini selain dipadati oleh penduduk juga aliran banyak sungai, jalan raya dan jalan kereta api.
Sebelumnya ibukota kabupaten Grobogan terletak di Kecamatan Grobogan bukan di Kecamatan Purwodadi, akan tetapi kemudian dipindah di Purwodadi
