西雙版納勐海縣轄6個鎮、5個鄉（其中3個民族鄉）：勐海鎮、打洛鎮、勐混鎮、勐遮鎮、勐滿鎮、勐阿鎮、勐宋鄉、勐往鄉、格朗和哈尼族鄉、布朗山布朗族鄉、西定哈尼族布朗族鄉；黎明農場。
勐海縣位于云南省西南部、西雙版納傣族自治州西部，勐海地處怒山山脈向南延伸的余脈部，屬滇西南山原地貌區的西南邊緣。境內山峰、丘陵、平壩相互交錯，地勢西北高、東南低，四周高峻，中部平緩。最高點在縣境東部勐宋鄉的滑竹梁子主峰，海拔2429米，屬州內第一高峰。最低點為縣境西南的南桔河與南覽河交匯處，海拔535米。
大小河流159條，總流長1832.3公里，屬瀾滄江水系。有大小盆地（壩子）15個，5萬畝以上的有勐阿、勐海、勐混、勐遮4個，其中勐遮壩23萬畝，是西雙版納州最大的盆地，是水稻、甘蔗、魚類主產地。打洛、勐板、勐往、勐滿4個熱區盆地盛產橡膠。屬熱帶、亞熱帶西南季風氣候，冬無嚴寒、夏無酷暑，年溫差小，日溫差大，依海拔高低可分為北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶氣候區。