亳州位于东经115°53′～116°49′、北纬32°51′～35°05′，呈东南西北向斜长形，长约150公里，宽约90公里。辖境与黄河决口扇形地相连，属平原地带，地势平坦，仅东部有龙山、石弓山、齐山、狼山、双锁山等10余处石灰岩残丘分布，平均海拔22～42.5米。
　　全市气候处在暖温带南缘，属于暖温带半湿润气候区，有明显的过渡性特征，主要表现为季风明显，气候温和，光照充足，雨量适中，无霜期长，四季分明，春温多变，夏雨集中，秋高气爽，冬干且长。因气候的过渡性，造成冷暖气团交锋频繁，天气多变，年际降水变化大，全市历年平均气温14.9℃，平均日照2184小时，平均无霜期213天，平均年降水量831毫米。
　　辖区内河流属淮河水系。主要干流河道有涡河、西淝河、茨淮新河、北淝河、芡河等。涡河自谯城区安溜镇入境，东南流经涡阳县至蒙城县移村集出境入怀远县，境内长173公里，流域面积4039平方公里；西淝河自谯城区淝河镇入境，东南流经涡阳县，至利辛县展沟镇出境入凤台、颍上县界，境内长123.4公里，流域面积1871平方公里；茨淮新河自利辛县大李集镇入境，向东流经利辛县境南部，至蒙城县立仓镇出境入怀远县，境内长66公里，流域面积1401平方公里。