Powiat bydgoski usytuowany jest w środkowo-zachodniej części województwa kujawsko-pomorskiego i zajmuje 7,8% jego powierzchni (1.394 km2). Z powiatem bydgoskim graniczą powiaty: chełmiński, inowrocławski, nakielski, toruński, tucholski, świecki, żniński. Tworzą go gminy: Białe Błota, Dobrcz, Dąbrowa Chełmińska, Koronowo, Nowa Wieś Wielka, Osielsko, Sicienko oraz Solec Kujawski, obejmuje łącznie 124 sołectwa. Siedziba Starostwa znajduje się w Bydgoszczy.
W powiecie bydgoskim status miasta posiadają: Koronowo i Solec Kujawski. Sieć osadniczą powiatu tworzą przede wszystkim wsie w liczbie 215, w tym kilka bardzo dużych, np. Białe Błota, Dąbrowa Chełmińska, Nowa Wieś Wielka, Osielsko. Osady wiejskie, leżące w strefie podmiejskiej Bydgoszczy, pełnią funkcje pozarolnicze (mieszkalnictwo, usługi, handel), a przede wszystkim spełniają rolę rekreacyjno-wypoczynkową i turystyczną.

Powiat bydgoski ma bardzo dogodne położenie komunikacyjne. W stolicy regionu krzyżują się ważne linie kolejowe, drogi międzynarodowe i krajowe. Bydgoszcz jest też jednym z największych w Polsce węzłów żeglugi śródlądowej, a znajdujące się w południowej części miasta lotnisko cywilne uzyskało na początku 1999 roku status tymczasowego międzynarodowego portu lotniczego.
Przez teren powiatu przebiegają drogi łączące: Szczecin z Warszawą, Trójmiasto z Poznaniem, Koszalin z Łodzią. Znaczącą rolę odgrywa południowa obwodnica Bydgoszczy, od Pawłówka do Wypalenisk-Makowisk, przecinająca drogi w kierunku Nakła (przez Potulice), Szubina, Inowrocławia. Zakładane w dalszej przyszłości zamknięcie obwodnicy wokół Bydgoszczy znajdzie się w całości na terenie powiatu bydgoskiego. Istotne znaczenie mają też drogi z Bydgoszczy do Dąbrowy Chełmińskiej, Mroczy, Koronowa (przez Bożenkowo), szosa nr 243 z Fordonu przez Włóki, Kotomierz, Koronowo do Mroczy. Trzy kilkukilometrowe odcinki dróg szybkiego ruchu prowadzą z Bydgoszczy: na północną skarpę myślęcińską, do skrzyżowania z obwodnicą południową w Stryszku. Przez powiat bydgoski prowadzić też będą dwie spośród planowanych dróg ekspresowych, a mianowicie nr 5 i nr 10.
Siedziba władz powiatu - miasto Bydgoszcz - należy do największych węzłów kolejowych w kraju. Przez jego teren wiodą linie kolejowe: z Trójmiasta do Poznania i Łodzi, z Warszawy do Szczecina, fragment tzw. "magistrali węglowej" przez Emilianowo z jej stacjami węzłowymi w Maksymilianowie i Nowej Wsi Wielkiej.
Na terenie powiatu bydgoskiego istnieje maszt telewizyjno-radiowy w Trzeciewcu (320 m wysokości). Ponadto pod Solcem Kujawskim wybudowano maszt nadajnika i Programu Polskiego Radia - o zasięgu ponadeuropejskim (330 i 289 m wysokości).