洪湖市地跨东经113°07′~114°05′，北纬29°39′~30°12′之间，位于湖北省中南部，长江中游北岸，江汉平原东南端。东南濒长江，与嘉鱼县、赤壁市及湖南省临湘市隔江相望；西傍洪湖与监利县接壤；北依东荆河与汉南区、仙桃市相邻。洪湖市东西最长94公里，南北最宽62公里。

洪湖全境历史上属云梦泽东部的长江泛滥平原，地势自西北向东南呈缓倾斜，形成南北高、中间低、广阔而平坦的地貌，海拔大多在23~28米之间。最高点是螺山主峰，海拔60.48米；最低点是沙套湖底，海拔只有17.9米。洪湖市平均坡度约为0.3%，境内河渠纵横交织，湖泊星罗棋布。

洪湖市属亚热带湿润季风气候，其特点是冬夏长，春秋短，四季分明，光照充足，雨量充沛，温和湿润，夏热冬冷，降水集中于春夏，洪涝灾害较多。

洪湖市年平均气温16.6℃左右。全市气温由东南向西北逐渐递减，常年最冷月为1月，平均气温3.8℃，极端最低气温-13.2℃（1977.1.30）。常年最热月为7月和8月，平均气温28.9℃，极端最高气温39.6℃（1971.7.21）。日温差平均在7.7℃左右，6、7月最小，为7.2℃；10月最大为8.7℃。地面温度，历年平均为19℃，地面极端最高温度为69.2℃（1970.8.2），地面极端最低温度为-20.1℃（1977.1.30）。

洪湖市平均日照在1980~2032小时之间，平均每天日照5.4~5.6小时，年日照百分率为45%。各月日照时数以6~8月最多，达700~750小时，占全年的35.8%~36.9%；12~2月最少，只占全年的18.8%。

洪湖境内年均降雨日为135.7天，降雨量在1060.5~1331.1毫米之间。降雨量最多的是1954年的2309.4毫米，最少的是1968年的774.4毫米。年降雨量的地域差异明显，春季以南部的螺山最多、北部的峰口最少，两地差值为112.8毫米。夏季各地降雨量普遍增加，4~10月降雨量约占全年降雨量的74%，降雨空间分布是由东南向西北递减。全市年平均暴雨日数为38天，5~6月为一年中暴雨最多的时段，占51.4%。