Die Kitzbüheler Alpen bilden den westlichen Teil der Grauwackenzone, eines aus Schiefergestein bestehenden schmalen Streifens paläozoischen Gesteins, der sich ab dem Arlberg zwischen die den Alpenhauptkamm bildenden zentralen Gebirgsgruppen (Rätische-, Ötztaler-, Stubaier- und Zillertaler Alpen) und die Nördlichen Kalkalpen schiebt, durchs Oberinntal verläuft, dort sich im Bereich der Tuxer Alpen stark verbreitert und weiter die Alpenhauptkammgruppen der Tauern nördlich begleitend sich erst im oberen steirischen Ennstal südlich des Dachsteingebirges wieder zu einem eher schmalen Streifen verengt (siehe Karte unten).
Ergebnis dieser Verbreiterung ist die Bildung eigenständiger Gebirgsgruppen, wie eben die der kompakten Kitzbühler Alpen, die 25-35 km breit sind und sich fast 80 km in West-Ostrichtung erstrecken (siehe Karte unten). Diesen schließen sich im Osten weit weniger kompakt die sich in Ostrichtung immer mehr verengenden Salzburger Schieferalpen an. Der östlich des Dachsteins wieder schmale Gesteinsstreifen der Grauwackenzone gewinnt im Eisenerzer Alpen genannten südlichen Teil der vom Alpenhauptkamm durchlaufenen Ennstaler Alpen noch einmal bemerkbar an Breite, verengt sich jedoch gleich wieder und läuft durch das Mürztal und den Semmering bis ins Wiener Becken, wo er im Bereich Ternitz in die Ebene abtauchend endet.
Die Nord- und Südgrenze der Kitzbüheler Alpen (und auch der östlich benachbarten Salzburger Schieferalpen) zu den benachbarten Gebirgsgruppen ist somit gleichzeitig eine (meist) klare geologische Trennlinie. Zwei Drittel der Kitzbüheler Alpen liegen in Tirol, wo auch ihr höchster Berg, das Kreuzjoch (2.558 m, im Bild unten) an der Südwestecke des Gebietes liegt.
Der Ostteil liegt im Bundesland Salzburg. Die für diese Gebirgsgruppe namensgebende Stadt Kitzbühel (im Bild unten) liegt im Zentrum des Gebietes und ist einer der luxuriösesten Skiresorts Tirols.
Die Ostgrenze zu den Tuxer Alpen verläuft ab Zell am Ziller im unteren Tiroler Zillertal in Nordrichtung dem Flusslauf des Ziller folgend bis zu seiner Einmündung in den Inn bei Münster.
Der Inn (abwärts) bildet bis zur ostseitigen Einmündung des Weißbaches am südlichen Stadtrand von Kufstein die Nordwestgrenze zum Rofan.
Der Weißbach ab seiner Inneinmündung aufwärts bis zum Ellmauer Sattel und der Goingbach und die Reither Ache abwärts bis zu deren Einmündung in die Großache bei St. Johann in Tirol, sowie die Großache kaum 1 km im Ortsgebiet von St. Johann abwärts bis zum östlichen Zufluss der Fieberbrunner Ache bilden die Nordgrenze zum Kaisergebirge.
Das Tal der Fieberbrunner Ache aufwärts bis Fieberbrunn (im Bild unten), deren Nebentäler des Rotachebaches und des Dunkelbaches bis Hochfilzen bis zum die Landesgrenze zu Salzburg bildenden Grießenpass und danach das Leogangtal abwärts bis zur Einmündung der Leoganger Ache in die Saalach bilden die Nordostgrenze zu den Loferer und Leoganger Steinbergen.
Exakt gegenüber dem Mündungsbereich der Leoganger Ache am westlichen Saalachufer mündet am östlichen Saalachufer die die Berchtesgadener Alpen im Norden von den Salzburger Schieferalpen im Süden trennende Urslau in die Saalach, weshalb es in der Flussmitte zu einer punktuellen Berührung der Kitzbüheler Alpen mit den Berchtesgadener Alpen kommt (siehe Satellitenfoto von Google-maps unten).
Die Ostgrenze der Kitzbüheler Alpen zu den Salzburger Schieferalpen folgt der Saalach in Südrichtung den westlichen Ortsrand von Saalfelden passierend aufwärts bis zum Austritt der Saalach aus dem westlich gelegenen Glemmtal bei der Ortschaft Maishofen (im Bild unten mit dem Zeller See im Hintergrund), die auf dem flachen, das Nordufer des Zeller Sees vom Flusslauf der Saalach trennenden Hügelzug liegt. Die Südrichtung beibehaltend verläuft die Gebietsgrenze durch den Zeller See bis zur Einmündung dessen Abflusses in die Salzach bei Bruck an der Glocknerstraße.
Die Südgrenze der Kitzbüheler Alpen bildet die Salzach ab Bruck aufwärts bis zum südlichen Zufluss der Krimmler Ache in Vorderkrimml zu den Hohen Tauern und danach zu den Zillertaler Alpen. Ab Vorderkrimml folgt die südliche Gebietsgrenze der Kitzbüheler Alpen dem obersten Flusslauf der Salzach aufwärts, tritt am Gerlospass nach Tirol über und folgt dem Gerlosbach abwärts bis zu seiner Einmündung in den Ziller in Zell am Ziller.
