Εκτείνεται στα νότια του Νομού Λάρισας, στα όρια με το Νομό Φθιώτιδας. Συνορεύει βορειοδυτικά με το Δήμο Ενιππέα, βορειοανατολικά με το Δήμο Πολυδάμαντα και νότια και ανατολικά με το Δήμο Ναρθακίου.

Αποτελείται από τα εξής Δημοτικά Διαμερίσματα: Φαρσάλων (περιλαμβάνει και τους οικισμούς Ρύζι, Σταθμός και Χαιδάρια), Αχιλλείου και Βρυσίων .

Έδρα του Δήμου είναι τα Φάρσαλα.

Ο σημαντικότερος παραπόταμος του Πηνειού είναι ο Ενιπέας, που ξεκινώντας από το νομό Λάρισας χύνεται στον Πηνειό στο έδαφος του νομού Τρικάλων. Ο Ενιπέας δέχεται και τα νερά του Φαρσαλιώτη ή Απιδανού. Κοντά στο Ενιπέα, ο Καίσαρας νίκησε τον Πομπηίο το 50 π.Χ. (μάχη Φαρσάλων).