อำเภอเซกาตั้งอยู่ทางทิศใต้ของจังหวัดบึงกาฬ ที่ว่าการอำเภอตั้งอยู่ในตัวอำเภอเซกา ระยะทางห่างจากตัวจังหวัดบึงกาฬประมาณ 90 กิโลเมตร อำเภอเซกาห่างจากกรุงเทพ ฯ เป็นระยะทางประมาณ 650 กิโลเมตร อำเภอเซกามีอาณาเขตติดต่อกับอำเภอข้างเคียง ดังนี้ ทิศเหนือ ติดต่อกับ อำเภอเมืองบึงกาฬ และอำเภอพรเจริญ จังหวัดบึงกาฬ ทิศใต้ ติดต่อกับ อำเภออากาศอำนวย จังหวัดสกลนคร และ อำเภอนาทม จังหวัดนครพนม ทิศตะวันออก ติดต่อกับ อำเภอบึงโขงหลง จังหวัดบึงกาฬ และ อำเภอนาทม จังหวัดนครพนม ทิศตะวันตก ติดต่อกับ อำเภอคำตากล้า จังหวัดสกลนคร และ อำเภอพรเจริญ จังหวัดบึงกาฬ