Theo quy hoạch, tổng diện tích huyện Thanh Oai vào khoảng 12.385,56ha, quy mô dấn số đến năm 2030 vào khoảng 260.000 người. Thanh Oai là huyện ngoại thành phía Tây Nam, trong hành lang xanh của thành phố Hà Nội với tính chất cơ bản là nông nghiệp sinh thái kết hợp các làng nghề và cụm đổi mới gắn liền với phát triển công nghiệp và dịch vụ, du lịch và bảo vệ giá trị cảnh quan, môi trường sinh thái chất lượng cao, phát triển kinh tế tổng hợp.

Cơ cấu sử dụng đất huyện Thanh Oai được quy hoạch cụ thể như sau:

Đất đô thị có tổng diện tích 1.152,51 ha gồm: Khu đô thị Thanh Hà, Mỹ Hưng có diện tích 720,26 ha, Đất thị trấn Kim Bài có diện tích 432,25 ha;

Đất tự nhiên nông thôn có tổng diện tích 11.233,05ha, gồm: Đất phục vụ đô thị khoảng 773,83 ha, Đất xây đựng điểm dân cư nông thôn khoảng 1.372,41 ha và Đất khác khoảng 9.086,81 ha.

Hệ thống đô thị tại địa bàn huyện Thanh Oai bao gồm: Thị trấn Kim Bài, Khu đô thị Thanh Hà, Mỹ Hưng (thuộc quy hoạch phân khu đô thị S4) và khu vực thuộc quy hoạch phân khu đô thị GS (thuộc các xã Mỹ Hưng và Thanh Thùy).

Thị trấn Kim Bài: Là trung tâm hành chính - chính trị, kinh tế, văn hóa - xã hội của huyện Thanh Oai. Là đô thị loại V, đảm nhận vai trò đầu mối về hạ tầng kỹ thuật, dịch vụ công cộng, sản xuất của thành phố cho vùng nông thôn huyện Thanh Oai nói riêng và khu vực phía Nam Thành phố Hà Nội nói chung.

Khu đô thị Thanh Hà, Mỹ Hưng (thuộc quy hoạch phân khu đô thị S4) và khu vực thuộc quy hoạch phân khu đô thị GS (thuộc các xã Mỹ Hưng và Thanh Thùy): thực hiện theo quy hoạch phân khu đô thị S4, GS đã được UBND thành phố Hà Nội phê duyệt.

Huyện Thanh Oai có phía Bắc và phía Tây Bắc giáp quận Hà Đông (với Sông Nhuệ chảy ở rìa phía Đông Bắc huyện, là ranh giới tự nhiên), phía Tây giáp huyện Chương Mỹ (với Sông Đáy là ranh giới tự nhiên), phía Tây Nam giáp huyện Ứng Hòa, phía Đông Nam giáp huyện Phú Xuyên, phía Đông giáp huyện Thường Tín và phía Đông Bắc giáp huyện Thanh Trì.