Kecamatan Karangrejo adalah salah satu kecamatan yang terletak di sebelah barat Kabupaten Tulungagung. Kecamatan ini memiliki luas wilayah sebesar 35,54 km². Batas-batas Kecamatan Karangrejo adalah sebagai berikut: sebelah utara berbatasan dengan Kabupaten Kediri, sebelah timur berbatasan dengan Kecamatan Ngantru dan Kecamatan Kedungwaru, sebelah selatan berbatasan dengan Kecamatan Kauman, dan sebelah barat berbatasan dengan Kecamatan Sendang dan Kecamatan Pagerwojo.
Di Kecamatan Karangrejo, terdapat 13 desa yang semuanya berstatus desa. Desa Punjul adalah desa dengan wilayah terluas, sementara desa dengan wilayah tersempit adalah Desa Karangrejo. Dari segi jarak ke ibu kota kecamatan, Desa Punjul dan Desa Tulungrejo adalah desa yang letaknya paling jauh dibandingkan desa lainnya di Kecamatan Karangrejo.