شهرستان کوهسرخ از شمال و شمال‌شرقی با شهرستان نیشابور، از شمال‌غربی با شهرستان ششتمد، از شرق با شهرستان تربت حیدریه، از جنوب با شهرستان کاشمرو از جنوب‌غربی با شهرستان خلیل اباد و شهرستان بردسکن همسایه است.

کوهسرخ به علت قرارگرفتن در دامنه‌های کوهٔ آریا و ارتفاعات جنوبی بینالود و برخورداری از آب‌وهوای معتدل، آب فراوان و باغ‌های وسیع و مناظر طبیعی دیدنی به عنوان یکی از کانون‌های عمدهٔ مسافران و گردشگران از شهر کاشمر و شهرهای مجاور است. همچنین کوه آریا به عنوان یکی از مستعدترین پیست‌های پروازی در استان معرفی شده‌است.

از آنجا که در شهرستان کوهسرخ، به خصوص مسیر جادهٔ کوهسرخ به نیشابور شاهد رخساره‌های خاکی با ترکیبات آهن‌دار هماتیتی هستیم و این رخساره‌ها در اغلب موارد، رنگ سرخ را از خود نشان می‌دهند؛ می‌توان نام کوهسرخ را بر آن گذاشت.

کوهسرخ؛ یکی از مناطق ییلاقی و خوش آب‌وهوای خراسان رضوی است و به دلیل کوهستانی بودن این منطقه، معادن فراوان و مهمی در آن وجود دارد. از جمله این معادن می‌توان به معادن طلا، مس، آهن، سنگ مرمر و… اشاره کرد.

به دلیل جغرافیای خاص شهرستان کوهسرخ؛ بزرگترین بادامستان دیم کشور در این منطقه واقع شده‌است.