पश्चिमी चम्‍पारण के उत्तर में नेपाल तथा दक्षिण में गोपालगंज जिला स्थित है। इसके पूर्व में पूर्वी चंपारण है जबकि पश्चिम में इसकी सीमा उत्तर प्रदेश के पडरौना तथा देवरिया जिला से लगती है। जिले का क्षेत्रफल 5228 वर्ग किलोमीटर है जो बिहार के जिलों में प्रथम है। जिले की अंतरराष्ट्रीय सीमा बगहा-१, बगहा-२, गौनहा, मैनाटांड, रामनगर तथा सिकटा प्रखंड के ३५ किलोमीटर तक उत्तर-पश्चिम से दक्षिण-पूर्व में नेपाल के साथ लगती है।

हिमालय की तलहठी में बसे पश्चिमी चम्‍पारण की धरातलीय बनावट में कई अंतर स्पष्ट दिखाई देते हैं। सबसे उत्तरी हिस्सा सोमेश्वर एवं दून श्रेणी है जहाँ की मिट्टी में शैल-संरचना का अभाव है और सिंचाई वाले स्थान पर भूमि कृषियोग्य है। यह सोमेश्वर श्रेणी से सटा तराई क्षेत्र है जो थारू जनजाति का निवास स्थल है। हिमालय के गिरिपाद क्षेत्र से रिसकर भूमिगत हुए जल के कारण तराई क्षेत्र को यथेष्ट आर्द्रता उपलब्ध है इसलिए यहाँ दलदली मिट्टी का विस्तार है। तराई प्रदेश से हटने पर समतल और उपजाऊ क्षेत्र मिलता है जिसे सिकरहना नदी (छोटी गंडक) दो भागों में बाँटती है। उत्तरी भाग में भारी गठन वाली कंकरीली पुरानी जलोढ मिट्टी पाई जाती है जबकि दक्षिण हिस्सा चूनायुक्त अभिनव जलोढ मिट्टी से निर्मित है और गन्ने की खेती के लिए अघिक उपयुक्त है। उत्तरी भाग में हिमालय से उतरने वाली कई छोटी नदियाँ सिकरहना में मिलती है। दक्षिणी भाग अपेक्षाकृत ऊँचा है लेकिन यहाँ बड़े-बड़े चौर भी मिलते है। सदावाही गंडक, सिकरहना एवं मसान के अलावे पंचानद, मनोर, भापसा, कपन आदि यहाँ की बरसाती नदियाँ है।
बिहार के कुल वन्य क्षेत्र का सबसे बड़ा हिस्सा पश्चिम चंपारण में है। बिहार का एकमात्र बाघ अभयारण्य ८८० वर्ग किलोमीटर से अधिक क्षेत्र में फैले बाल्मिकीनगर राष्ट्रीय उद्यान में स्थित है और नेपाल के चितवन नेशनल पार्क से सटा है। बेतिया से ८० किलोमीटर तथा पटना से २९५ किलोमीटर दूर स्थित इस वन्य जीव अभयारण्य में संरक्षित बाघ के अलावे काला हिरण, साँभर, चीतल, भालू, भेड़िया, तेंदुआ, नीलगाय, लकड़बग्घा, जंगली बिल्ली, अजगर जैसे वन्य जीव पाए जाते हैं। राजकीय चितवन नेशनल पार्क से कभी कभी एकसिंगी गैंडा और जंगली भैंसा भी आ जाते हैं। इस वनक्षेत्र में साल, सीसम, सेमल, सागवान, जामुन, महुआ, तून, खैर, बेंत आदि महत्वपूर्ण लकड़ियाँ पाई जाती है। 
गंडक एवं सिकरहना और इसकी सहायक नदियों के मैदान में होने से पश्चिमी चम्‍पारण जिला की मिट्टी उपजाऊ है। यहाँ के लोगों के जीवन का मुख्‍य आधार कृषि और गृह उद्योग है। उत्तम कोटि के बासमती चावल तथा गन्ने के उत्पादन में जिले को ख्याति प्राप्त है। भदई एवं अगहनी धान के अलावे गेहूँ, मक्का, खेसारी, तिलहन भी यहाँ की प्रमुख फसलों में शामिल है। तिरहुत नहर, त्रिवेनी नहर तथा दोन नहर पश्चिमी चंपारण तथा आसपास के जिले में सिंचाई का प्रमुख साधन है।
अपने पड़ोसी जिलों की तुलना में पश्चिमी चंपारण की जलवायु शीतल एवं आर्द्र है। हिमालय से आनेवाली ठंडी हवाओं के कारण यहाँ सर्दी अधिक होती है। गर्मी में तापमान ४३ सेंटीग्रेड तक पहुँच जाता है। जून के अंत में मॉनसूनी वर्षा आरंभ हो जाती है। तराई क्षेत्र में सालाना १४० मिमी से अधिक वर्षा होती है। उत्तरी भाग में होनेवाली तीव्र वर्षा कई बार आवागमन में अवरोध का कारण बनता है।

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