大河原町は、県南部のやや中央に位置する。北は村田町、東は柴田町、南は角田市、南西は白石市、西は蔵王町と接する。
 JR東北本線、国道4号が通じ、東北本線の大河原駅がある。東北新幹線は市内を通過している。西側に隣接する町に東北自動車道が走る。
 県南部の中央に位置する盆地で、町の中央を二分して阿武隈川の支流である白石川が流れる。白石川の下流域に広がる地域で、域内には白石川の支流である松尾川(荒川)も流れている。東部から南部は館山を主峰に丘陵があり、西部は蔵王町との境界をなす丘陵に囲まれ、北方の村田盆地に続く。地形はたまご型に近い円形をしている。 
 1889年(明治22)町制施行。1956年(昭和31)金ヶ瀬村と合併。江戸時代には奥州街道の宿場になり、米や紅花の集積地として栄えた。また、仙台藩の直轄地となり代官所や藩主の宿泊施設であった御仮屋が置かれた。明治時代以降は、国や県の出先機関が置かれ官庁の町として発達。
 歴史的に商業が中心で、小規模店舗が大部分を占めている。近年はバイパス沿道のロードサイド商店街や郊外型大型店の 進出が目立つ。
 4〜5世紀頃の前方後円墳(嶋館古墳)、平安時代の遺跡である中屋敷前遺跡がある。大高山神社には銅製 鰐口(国の重要文化財)他、文化財が多く残されている。このほか、小山田やすとこ、堤神楽などの伝統行事のほか、東北一の大ナイアガラ花火大会などがおこなわれる。また、8kmにわたって続く白石川堤「一目千本桜」(さくら名所百選・遊歩百選)、冬季には大河原河川公園に白鳥が飛来する。

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