Nachbarkreise sind im Norden der Saale-Holzland-Kreis, im Nordosten der Landkreis Greiz, im Südosten der sächsische Vogtlandkreis, im Süden der bayerische Landkreis Hof, im Südwesten der ebenfalls bayerische Landkreis Kronach und im Westen der Landkreis Saalfeld-Rudolstadt. Durch den Kreis fließen die namensgebenden Flüsse Saale und Orla. Im Saale-Orla-Kreis befinden sich die Plothener Teiche.
Die älteste und wichtigste Bahnstrecke Gera - Saalfeld wurde 1871 von der Thüringischen Eisenbahn-Gesellschaft eingerichtet und berührt die Städte Triptis, Neustadt an der Orla und Pößneck.
Der Bahnhof Oppurg wurde 1892 Ausgangspunkt einer Querverbindung der Saal-Eisenbahn-Gesellschaft nach Orlamünde an ihrer Hauptstrecke Jena - Saalfeld. Die Strecke war ab Pößneck unterer Bahnhof schon seit 1889 in Betrieb.
Bei den folgenden Strecken handelt es sich um Nebenbahnen, die von der Preußischen Staatsbahn geschaffen worden sind:
Von Triptis führt seit 1894-97 eine Linie quer durchs Gebirge über Ziegenrück - Lobenstein nach Blankenstein und ab 1901 weiter nach Marxgrün in Oberfranken. Auf sie trifft in Unterlemnitz die 1907/08 eröffnete Strecke von Saalfeld über Wurzbach.
Das Schleizer Oberland wird von dem im sächsischen Vogtland-Kreis gelegenen Bahnhof Schönberg her erschlossen:
Im Jahre 1887 entstand als Staatsbahn des Fürstentums Reuß j.L. die Strecke nach der heutigen Kreisstadt Schleiz, die erst 1930 durch die Schleizer Kleinbahn AG bis nach Saalburg an der Saale weitergeführt wurde. Diese neue Bahn ist samt einer Abzweigung Gräfenwarth - Sperrmauer lange Zeit elektrisch betrieben worden.
Die Sächsischen Staatseisenbahnen eröffneten 1892 die Nebenbahn von Schönberg über Tanna und Gefell nach Hirschberg an der Saale, das unmittelbar an der Bayerischen Grenze liegt.
Das Schienennetz im heutigen Kreisgebiet von maximal 158 km Länge wurde vor allem nach der Wende so stark gekürzt, daß heute weniger als die Hälfte von Personenzügen befahren wird, nämlich nur 77 km:
* 1939: Gräfenwarth - Sperrmauer 3 km * 1945: Blankenstein/Saale - Lichtenberg - Marxgrün 1 km * 1946: Pößneck unt.Bf - Oppurg 3 km * 1994: Schönberg - Unterkoskau - Hirschberg 17 km * 1996: Schleiz West - Saalburg 14 km * 1998: Triptis - Ziegenrück - Unterlemnitz 43 km
Der Kreis wird in Nord-Süd-Richtung von der Bundesautobahn 9 Berlin–Nürnberg durchzogen.