La frontière entre le Laos et la Thaïlande est formée par le Mékong sur la plus grande partie de sa longueur, la Thaïlande se trouvant sur la rive droite du fleuve (à l'ouest) et le Laos sur sa rive gauche (orientale), à l'exception de deux provinces laotiennes sur la rive droite : au nord-ouest, la province de Sayaboury, et dans l'extrême-sud, une partie de la province de Champassak.
Au niveau de la province de Sayaboury, la frontière suit la ligne de partage des eaux entre le bassin de la Nan (affluent de la Chao Phraya) et celui du Mékong. Au niveau de la province de Champassak, elle suit la limite sud du bassin de la Mun (affluent du Mékong) jusqu'à la frontière cambodgienne.
Toutes les îles du Mékong font partie du territoire laotien.
Le tracé de la frontière a été fixé conjointement par la France et le Siam en 1907 ; la France, en position de force à une époque où les empires coloniaux français et britanniques sont en expansion en Asie du Sud-Est, obtient la cession de deux portions de territoire situées sur la rive droite du Mékong, au profit du Laos sur lequel elle exerce un protectorat.
Des désaccords à son sujet (en particulier en raison de l'exploitation de concessions forestières) ont été à l'origine de tensions et d'incidents violents au cours de la décennie 1980, le plus grave étant la « guerre des collines » dans la province de Sayaboury, entre et le cessez-le-feu du , qui aurait fait environ un millier de morts de part et d'autre. Depuis cette période, les deux États se sont rapprochés et le tracé de la frontière ne fait plus l'objet de contestations.