Градът се намира в Санданско-Петричката котловина, в подножието на Пирин. Курортът отстои на почти еднакво разстояние от София и Солун и е важен център по международния главен път Е 79. През града минава и железопътна линия по трасето София - Кулата - Солун.
Разстоянието от града до Егейско море и неговите курорти е 126 километра. На 12 километра. от Сандански се намира местността Рупите с храма „Света Петка“, построен от пророчицата Баба Ванга.
Близо до Сандански са разположени Мелник, най-малкият град в България и Роженският манастир, както и живописното село Лешница, в което можете да намерите красота и спокойствие извън големия град.
Сандански е разположен амфитеатрално върху крайните югозападни склонове на Пирин планина по долното течение на река Санданска Бистрица. Географското му разположение по средата между Кресненското и Рупелското дефилета е предпоставка за изключително благоприятните му климатични особености.
Градът, разположен на надморска височина 240 - 300 метра, е най-топлият български град, като продължителността на слънчевото греене надминава 2 450 часа, създавайки условия за целогодишни слънчево-въздушни процедури. Планинският бриз, спускащ се от Пирин по поречието на река Бистрица, охлажда въздуха през летните месеци.
Въздухът в Сандански е с най-ниското съдържание на алергени в цяла България и е подходящ за лечението на астматични, алергични и други заболявания. Градът е световноизвестен, като естествена лечебница и балнеокурорт.
Въздухът тук е изключително чист, с ниска относителна влажност (66%), със средна годишна температура +13,9 С, със сравнително малки денонощни и сезонни температурни амплитуди. Зимата е мека и влажна. Валежите са предимно от дъжд, а снегът се задържа средно за 10-15 дни.