Город расположен у побережья Чёрного моря вокруг Геленджикской бухты, у подножия западной части горного хребта Маркотх. Вход в бухту, ширина которой приблизительно равняется морской миле, расположен между двумя мысами: северный называется Тонким мысом, южный — Толстым, поскольку у южного мыса высокий и обрывистый берег.

Город находится в 25 километрах к юго-востоку от Новороссийска, в 180 км к юго-западу от Краснодара и в 250 км к северо-западу от Сочи (по дороге).

Северная часть Черноморского побережья от Анапы до Туапсе имеет много общего с южным берегом Крыма. Климат здесь, как в Южном Крыму сравнительно сухой и представляет собою соединение морского с горным. В Геленджике много солнца, при этом наибольшее число солнечных дней приходится на период с марта по октябрь. Нередко осенняя тёплая погода держится до середины января. Небольшие морозы и сильные дожди наблюдаются со второй половины января до половины марта. Мягкий и ровный климат Геленджика в ноябре и декабре может нарушаться сильными норд-остами, приносящими резкую перемену погоды. В остальное время года такие ветры здесь не часты, так как горы, подходя близко к берегу, хорошо защищают Геленджик с северо-востока. По этой же причине норд-осты в Геленджике намного слабее, чем в Новороссийске. Лето в Геленджике значительно суше, чем в Туапсе и далее на юго-восток к Сочи и к Сухуму. Влажность здесь низкая, и утомительной жары не бывает благодаря береговым ветрам.

Геленджик на карте