大通湖区位于湘中偏北，东邻漉湖，南与沅江市相连，西北与南县 、华容县比邻。地形为典型的洞庭湖冲积平原，区内的湖泊、水面、沟渠纵横交错。
土壤成土母质系河湖沉积物，地势低洼平坦，地面海拨高程24~32米之间。区境属中亚热带向北亚热带过渡的大陆性季风湿润气候区，年平均气温16.5℃，无霜期264天；年均降水1240.8毫米；年均日照1643.3小时，年均太阳总辐射量105.1卡/平方厘米。全区常住人口源自全国23个省（市）、108个县（市），分11个不同民族，264个姓氏。
2000年8月，根据省委、省政府《关于国有大中型农场体制改革的意见》（湘发[2000]4号）文件精神和益阳市委、市政府关于农场体制改革的决定，在原大通湖、北洲子、金盆、千山红四个国营农场和南湾湖军垦农场及大通湖渔场的基础上，撤场建镇设区，充满生机与活力的大通湖区应运而生。
全区总面积384平方公里，辖河坝镇、北洲子镇、金盆镇、千山红镇四个镇和沙堡洲办事处、南湾湖办事处两个办事处，总人口13.6万。新大通湖区濒临东洞庭湖，处于益阳、岳阳、常德三市的中心地带，陆路由省道202线四通八达，水运经洞庭通江达海，地理位置十分优越。境内土地肥沃，资源丰富，是著名的商品粮、鱼、棉、糖、麻和速生杨生产基地。12.4万亩的大通湖是湖南省最大的内陆养殖湖，素有“三湘第一湖”之美誉。