大空町は、道東部にあり、南東は小清水町、西から南は美幌町、西は北見市、北は網走市に接する。
 JR石北本線、国道39号、334号が通じ、北見・網走自動車道(美幌バイパス)の女満別空港インターチェンジがある。
 北西部は台地と網走湖に注ぐ網走川、女満別川の流域低湿地で、南東部は藻琴山の北麓に続く丘陵地、および藻琴川流域の平地で構成される。北は水産資源に恵まれた網走湖(標高 0m)に面している。肥沃な田園丘陵地帯が広がる中央部は畑作地帯となっており、西部の網走川沿岸の平地には稲作地帯、南部の藻琴山山麗には酪農地帯が広がっている。
 2006年(平成18)1町1村が合併して成立。町名はオホーツクの空の玄関女満別空港があることに因む。
 小麦、サトウダイコン(テンサイ)、ジャガイモなどの畑作と、乳・肉用牛、豚の飼育などの酪農が盛ん。網走湖を漁場としたワカサギ、シジミ、シラウオ漁なども行われる。
 網走国定公園に位置する網走湖岸の女満別湿生植物群落は国の天然記念物に指定されており、4月下旬から5月中旬にかけて水芭蕉の大群落がいっせいに開花する。気象庁地磁気観測所の女満別出張所がある。

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