Zonguldak il merkezinin doğusunda kalmaktadır. Kuzeyde Karadeniz, doğuda Bartın, güneyde ise Devrek bulunmaktadır. Alanı 490 km2’dir. İlçede, Merkez Belediye ile birlikte Filyos, Saltukova, Perşembe, Karapınar, Nebioğlu dahil 6 belediye, bu belediyelere bağlı 32 mahalle ve ilçeye ait 83 köy bulunmaktadır.
Çaycuma Filyos Çayı’nın doğu ve batısında yer alan ovalar üzerine inşa edilmiştir. Engebeli ve dağlık bir arazi yapısına sahiptir. En yüksek zirve 600 m ile Balat Dağı’dır. İlçe, Zonguldak-Ankara Demiryolu hattı üzerinde 30 km’lik bir demiryolu albümüne sahiptir. Batı Karadeniz Bölgesi’nin tek havaalanı olan Saltukova/Çaycuma Havaalanı, ilçenin stratejik önemini yükseltmektedir.
İlçe Ekonomisi ve bu doğrultuda istihdama katkıda bulunan sektörler arasında OYKA Kağıt Fabrikası, Çaytaş ve Filyos Ateş Tuğla Fabrikaları, Yurtbay Kiremit ve Yurtbay Yem Fabrikaları ile Çaycuma Süt Ürünleri Fabrikaları sayılabilir. Filyos Projesinin gerçekleştirilmesiyle birlikte bölgenin öneminin ve istihdam fırsatlarının daha da artması öngörülmektedir.
Batı Karadeniz Bölgesi turizmi açısından Filyos Beldesi’ndeki Teon Antik Kenti kazısının tamamlanması ve Kadıoğlu Köyü’nde bulunan mozaiklerin ortaya çıkarılması, Çaycuma’ya farklı bir ivme ve görünüm katabilecek alanlardır.