Põlvamaa liegt im Südosten des Landes in einer hügeligen Endmoränenlandschaft und ist landwirtschaftlich geprägt. Auf dem Gebiet des Kreises gibt es mehr als 130 Seen, von denen der Meelva järv mit 78,7 ha der größte ist.
Der Kreis Põlva grenzt im Norden an Tartumaa, im Westen an Valgamaa und im Süden an Võrumaa. Im Osten ist der Verlauf der gemeinsamen Grenze mit Russland strittig. Einige Dörfer wie Lutepää und Saatse sind nur über Straßen zu erreichen, die auch über russisches Territorium führen.
Städte und Gemeinden
Seit der Gemeindereform 2017 umfasst der Kreis drei Landgemeinden: Põlva, Räpina und Kanepi.
Bis 2017 setzte sich der Kreis aus 13 Landgemeinden (vallad) zusammen.