Гарадоцкі раён размешчаны на паўночным усходзе краіны і Віцебскай вобласці. Ён з'яўляецца базавай адміністрацыйна-тэрытарыяльнай адзінкай Рэспублікі Беларусь у шэрагу яе 118 раёнаў, а таксама ў складзе 21 раёна вобласці.
Працягласць раёна з поўначы на поўдзень - 55 км, з захаду на ўсход - 78 км. Адлегласць ад Гарадка да Віцебска - 30 км, да Мінска - 287 км.
Паўночная і ўсходняя мяжы раёна супадаюць з дзяржаўнай мяжой Рэспублікі Беларусь з Расійскай Федэрацыяй (Невельскі і Усьвяцкага раёны Пскоўскай вобласці). На поўдні раён мяжуе з Віцебскім, а на захадзе - з Шумілінскім і Полацкім раёнамі Віцебскай вобласці.
Тэрыторыя раёна знаходзіцца па-за прыродных восяў, што ўтвараюцца найбуйнейшымі рэкамі краіны. Вялікая яго частка занята Гарадоцкім узвышшам, пераходзячым на паўднёвым усходзе ў Суражскую нізіну і на захадзе - у Полацкую нізіну. Паверхня пераважна ўзгорыстая. Рэкі пераважна ставяцца да вадазбору Заходняй Дзвіны. Гарадокскае ўзвышша служыць водападзелам басейнаў рэк Заходняй Дзвіны і Нявы. Да басейна Нявы ставіцца рака Ловаць, якая бярэ пачатак на тэрыторыі раёна. Прыродным багаццем раёна з'яўляюцца 162 возера.
Агульная плошча зямель Гарадоцкага раёна складае 2,98 тыс. кв.км, у тым ліку:
- лясны фонд займае 181.576 га;
- пад воднымі аб'ектамі - 11043 га, з іх пад азёрамі - 9024 га;
- сельскагаспадарчыя землі - 58449 га, з іх:
- ворыўныя землі - 33825 га,
- лугавыя - 24428 га.
Па тэрыторыі раёна праходзіць аўтамабільная дарога рэспубліканскага значэння М-8 гр.РФ (Езярышча) -Віцебск-Гомель-мяжа Ўкраіны (Новая Гута) і ўчастак чыгункі Віцебск-Гарадок-Езярышча-Невель (Расійская Федэрацыя).