Die Fleimstaler Alpen liegen südlich des Alpenhauptkamms in der Region Trentino-Alto Adige.
Ihre Nordgrenze zu den Sarntaler Alpen bildet der Flusslauf des Eisack im Gebiet der Provinz Bozen zwischen seiner Einmündung in die Etsch im Südwesten von Bozen und der südostseitigen Einmündung des die Fleimstaler Alpen von den Dolomiten trennenden Eggentalerbaches östlich von Bozen (siehe Karte unten).
Die Ostgrenze zu den Dolomiten folgt dem Eggentalerbach und seiner südlichen Zuflüsse Geroldsbach und Zanggenbach aufwärts bis zum Lavazèjoch, vor dem die Grenze zur Provinz Trient überschritten wird.
Nach Querung des Pampeago-Skigebiets und Überwindung des Satteljochs wird das vom Avisio durchflossene Fleimstal bei Predazzo gequert (siehe Karte oben), über den Rollepass (im Bild unten das Kirchlein auf der Passhöhe mit der Cimon della Pala) ins Cismontal gewechselt, dieses bei Mezzano über den Passo di Gobbera verlassen und ins Vanoital übergetreten, von dem über den Passo Brocòn die Hochebene des Tesino erreicht wird und dem Grigno abwärts bis Grims gefolgt wird, wo dieser in die die Fleimstaler Alpen von den Vizentiner Alpen trennende Brenta einmündet.
Die Südgrenze zu den Vizentiner Alpen verläuft von Grigno in Westrichtung das von der Brenta durchflossene Valsugana aufwärts, passiert nach 15 km bei der Ortschaft Burg im Suganertal südlich die Cima d’Asta (2.847 m, höchster Berg der Fleimstaler Alpen, im Bild unten), verläuft über die Pergine-Hochebene ins Fersental und folgt dem Fersenbach abwärts in die südlichen Stadtteile der Regionshauptstadt Trient bis zu seiner Einmündung in die dort die Fleimstaler Alpen von den Gardaseebergen trennende Etsch.
Die ab der Fersenbachmündung in Nordrichtung der Etsch aufwärts folgende Westgrenze der Fleimstaler Alpen zu den Gardaseebergen endet noch innerhalb des Stadtgebietes von Trient, da nördlich des Stadtzentrums von Westen der die Gardaseeberge von den Rätischen Alpen (Brentagruppe) trennende Torrente Vela in die Etsch mündet.
Die Westgrenze der Fleimstaler Alpen zu den Rätischen Alpen (Brentagruppe und Nonsberggruppe) folgt dem Etschtal aufwärts, kehrt bei der Salurner Klause in die Provinz Bozen zurück und endet bei der ostseitigen Eisackmündung in den südwestlichen Vororten Bozens.
