娄星区位于湖南省中部，地理位置为东经111°56′至112°03′，北纬27°41′至27°47′之间。东接湘乡市，南抵双峰县，西靠涟源市，北毗宁乡市，东西宽约23.9公里，南北长约14.2公里，总面积426平方公里。区内耕地面积11.65千公顷，其中水田7.59千公顷，旱地4.05千公顷。作为地级娄底市唯一的中心城区，娄星区辖4个乡、3个镇、5个街道办事处，共162个村民委员会和53个社区居委会，人口总数约75.25万人（基于第七次全国人口普查数据）。

娄星区的地貌属于洞庭湖平原向南岭山地过渡的丘岗地带，整体地势北、西、南面较高，平缓向东倾斜，形成马蹄形地貌，平均海拔185米。北部峰峦叠嶂，西、中部岗地密布，南部丘陵起伏，东部平地宽阔。地质上属湘中新华夏构造体系。区内气候温和，为中亚热带季风湿润气候，雨量充沛，四季分明。年降水量约1814.5毫米，雨水集中在3月至7月；年内最高气温可达41.2℃，最低气温为-1.6℃，全年主导风向为东北向。区内有大小河流52条，其中涟水为湘江一级支流，孙水和碧水为湘江二级支流。孙水河是娄底城区的主要饮用水源。此外，还有与湘乡、双峰共管的大型水库——水府庙水库，库容达3.7亿立方米；省重点中型水利工程双江水库也在建设之中。

娄星区古属荆州地域，战国时期属楚国，秦代属湘南县。自西汉至民国，其隶属关系多次变更。1951年属新置的蓝田县（后更名涟源县）。1960年1月首次成立娄底市，属邵阳专署，1962年10月撤市复属涟源县。1980年7月恢复娄底市，属娄底地区。1999年7月撤市建区，正式成为地级娄底市的中心城区。娄星区是湖南省的能源、原材料、冶金基地，矿产资源丰富。已探明矿产20余种，其中煤储量达11亿多吨，素有“百里煤海”之称；锰、铁、大理石储量也极为可观。区内水、电、石油、天然气资源充足。农特产品方面，茶叶和辣椒久负盛名，茶园镇建成了高标准茶叶示范基地，带动了当地农业经济发展。

娄星区拥有独特的山水风光和人文景观。境内有烟波浩渺的湖南水上训练基地水府庙训练中心，有幽静雅致的省级森林公园洪家山休闲疗养圣地，还有怪石横陈如迷宫的圣仙洞，以及曾国藩亲笔题写巨匾的“天籁岩”风景区。作为南北通达、东西连贯的南方重要交通枢纽之一，娄星区拥有洛湛铁路和湘黔铁路十字交汇，以及娄邵铁路和多条铁路专线。上瑞高速公路、娄湘公路、娄涟高等级公路等贯穿全境，距长沙黄花国际机场仅70分钟车程。市政设施方面，区内日供水能力达40万吨，管道煤气普及率达93.6%，并拥有多座变电站，电力供应充沛。