Secara geografis terletak diantara 08o05’30” LS sampai 08o17’20” LS dan 114o26’00” BT sampai 114o56’30” BT dengan hamparan mulai dari laut pesisir sampai ke pegunungan.  Keadaan topografinya landai hingga berbukit, dengan  ketinggian tempat bervariasi dari 0 – 698 m dpl. Bagian dengan kemiringan yang landai terdapat di sekitar Gilimanuk, Sumberklampok, Penginuman, Teluk Terima dan Banyuwedang.  Daerah-daerah tersebut dengan kemiringan 8-25% dengan arah kemiringan kearah laut.

Secara administrasi pemerintahan Taman Nasional Bali Barat berada di dalam dua Kabupaten yaitu Kabupaten Buleleng dan Jembrana Propinsi Bali dengan batas-batas wilayahnya sebagai berikut :

• Sebelah Utara: Laut selat Bali, Desa Pejarakan dan Sumber  Klampok (Kabupaten Buleleng)

• Sebelah Timur: Desa Pejarakan dan Sumber  Klampok (Kabupaten Buleleng)

• Sebelah Barat: Kelurahan Gilimanuk dan Selat Bali

• Sebelah Selatan: Desa Belimbingsari, Desa Ekasari, dan Desa Melaya (Kabupaten Jembrana)

• Sebelah Tenggara: Desa Belimbingsari, Desa Ekasari, dan Desa Melaya (Kabupaten Jembrana)