شهرستان سرایان در شمال غربی استان خراسان جنوبی واقع است. شهرستان سرایان از غرب به شهرستان فردوس، از شمال به بخش کاخک شهرستان گناباد، از شرق به بخش سده شهرستان قائنات، از جنوب و جنوب شرق به بخش خوسف شهرستان بیرجند و از جنوب غربی به بخش دیهوک شهرستان طبس محدود می‌‌شود.

اين شهرستان تا سال ۱۳۸۴، جزء بخش‌های سه‌گانه شهرستان فردوس بود كه در اين سال به صورت شهرستان مستقل درآمد و به استان خراسان جنوبی ملحق شد.

شهر سرایان، مركز شهرستان سرایان، در ۵۸ درجه و ۳۱ دقیقه طول شرقی و ۳۳ درجه و۵۱ دقیقه عرض شمالی، در ۱۶۰ کیلومتری مرکز استان (شهر بیرجند) و در دشتی هموار در حاشیه کویر و در دامنه جنوب غربی رشته کوه زابری معروف به شتران قرار دارد.

جمعیت شهرستان سرایان طبق سرشماری سال ۱۳۸۵، برابر با ۳۵٬۴۵۹ نفر می‌باشد. از این میزان جمعیت، ۲۱٬۹۴۰ نفر در مناطق شهری و ۱۳٬۴۹۸ نفر در مناطق روستایی ساکن می‌باشند.
آب و هوای این شهرستان نسبتاً معتدل و دارای زمستان‌های سرد و تابستان‌های خشک است.