Общината е разположена в югозападната част на област Враца. С площта си от 519,112 km2 заема 3-то място сред 10-те общините на областта, което съставлява 14,34% от територията на областта. Границите ѝ са следните:

на север – община Враца;
на изток – община Роман;
на юг – община Ботевград, Софийска област;
на запад – община Своге, Софийска област.
Релеф, води, климат, почви, флора и фауна
Релеф
Релефът на общината е средно-, ниско планински и хълмист. Територията ѝ условно попада в две физикогеографски области на България – Западна Стара планина и Западния Предбалкан.

На север от проломът на река Искър, в западната част на общината се простира югоизточната и източната, ниска част на Врачанска планина. Най-високата точка е 1430 m н.в., намираща се югоизточно от хижа „Пършевица“. Южно от проломът и западно от десния приток на Искър Малката река в югозападните предели на общината попадат северните склонове на Ржана планина, която също е част от Западна Стара планина. Тук, южно от село Оселна, на границата със Софийска област се издига връх Щадимо (1549 m), най-високата точка на общината.

Останалите северни и източни части на общината са заети от полупланински ридове и хълмове, явяващи се части от Западния Предбалкан. Източно от долината на Малката река и южно от долината на река Искър на територията на община Мездра се простират северозападните части на предбалканския рид Гола глава с едноименния си връх от 853 m, издигащ се южно от село Типченица, на границата със Софийска област. В северната част на общината, по границата с община Враца, от запад на изток се издига рида Веслец, като масималната му височина в пределите на общината е 658 m, северно от село Върбешница. Територията между този рид на север, Ржана планина на юг и Врачанска планина на запад се заема от Мездренската хълмиста област, където надморската височина варира от около 300 m на запад, където се свързва чрез нисък праг с Врачанското поле до 167 m на изток в коритото на река Искър (най-ниската точка на община Мездра). През средата на Мездренската хълмиста област от запад на изток протича река Искър с част от средното течение.

Води
Основна водна артерия в общината е река Искър, която протича през нея от запад на изток на протежение от около 30 km. Реката навлиза в общината западно от село Елисейна и до село Ребърково тече през долната част на величествения Искърският пролом. В този участък отляво и отдясно в нея се вливат малки и къси реки и дерета стичащи се от Врачанска планина и Ржана планина. След това реката навлиза в Мездренската хълмиста област където прави множество меандри и северно от село Струпец (община Роман) на пуска пределите на общината. В този си участък реките вливащи се в нея са по дълги и по-малък наклон на течението си и водят началото си от ридовете Веслец на север и Гола глава на юг.

Хидрографските и хидроложките условия по отношение на повърхностните води се характеризират със следните показатели: гъстота на речната мрежа – 0,8 – 1 км/кв.км; средно годишен повърхностен отток-5-7л/с/кв.км. По-голяма е гъстотата на речната мрежа в Старопланинската верига, поради значителния наклон на склоновете, изградени от леко податливи на ерозия основни скали (водосборите на десните притоци на река Искър, водещи началото си от Ржана планина и водосборите на левите притоци, водещи началото си от Врачанска планина). По-ниска е гъстотата на речната мрежа в нископланинските и хълмисто-ридови терени на предпланинската част, която се пресича от следните по-големи реки – Моравешка, Крапешка, Типченишка, Боденска и др., всички притоци на Искър. Повърхностните води са с дъждовно-снежно подхранване и неустойчиво фазово разпределение на оттока. През лятото се наблюдава частично пресъхване на по-малките реки и дерета. Съгласно хидроложкото райониране, подземните води се отнасят към Севернобългарския хидрогеоложки район. В близост до Искър през пролетното пълноводие нивото на подземните води в алувиалните отложения достига до 0,5 – 1,5 м дълбочина, а през есенното маловодие – до 6 – 8 м. Ограждащите град Мездра планински масиви са силно окарстени, налице са карстови подземни води с дълбока циркулация. Не са установени термални води.

Климат
В климатично отношение общината попада в умерено-континенталната подобласт от Европейско-континенталната климатична област и се отнася към Предбалканския припланински климатичен район. Атмосферната циркулация е от антициклонален тип, свързана е с активен въздушен пренос и оказва прочистващо влияние. Средноденонощната годишна температура на въздуха е 11,1 °C. Средномесечната амплитуда на въздуха е 9,3 °C. Характерна особеност на термичния режим през зимата са честите и продължителни температурни инверсии. Средномесечната относителна влажност на въздуха е 72%, с максимум през декември – 85% и минимум през август – 59%. Средногодишната сума на валежите е 811 мм. Средната височина на снежната покривка е около 10 см, а средногодишния брой на дните със снежна покривка е под 50. По отношение на вятъра преобладава тихото време – 58%. Преобладаващи са северозападните ветрове със средногодишна скорост 1,6 м/с. Късните пролетни слани и мразове в ниските части падат през третата десетдневка на април, а в по-високите части с пет-десет дни по-късно. Най-ранните есенни слани падат в началото на октомври (за по-ниските части) и в края на септември (за по-високите части).

Почви
На територията на общината са разпространени следните почвени типове: сива и кафява горска, хумусно-карбонатна, алувиална. Преобладаващите почвени типове са сивите горски почви, заемащи междинно място между излужените черноземи в равнинната част и кафявите горски почви в по-високите части на Стара планина. Покрай водното течение на река Искър се срещат алувиални почви като резултат от дългогодишно отлагане на наносни материали. При тях няма формирани генетични хоризонти и количеството на хумуса и общия азот не се подчинява на общите закономерности. По отношение на механичния състав, преобладаващи са леко песъчливо-глинестите и средно песъчливо-глинестите почви. Като цяло механичния състав е благоприятен и осигурява добър водно-въздушен режим.

Флора и фауна
Община Мездра по зоогеографското райониране на България попада в Северния регион на Старопланинския район, който включва и територията на Предбалкана. Според „Класификационна схема на типовете горски месторастения в България“, територията на общината попада в Мизийската горскорастителна област, подобласт Северна България. Във вертикално отношение се разграничават следните два пояса – Долен равнинно-хълмист и хълмисто-предпланински пояс на дъбовите гори и Среден планински пояс на горите от бук и иглолистни. Растителността в първия пояс е представена от чисти и смесени благунови и церови формации със спътници от горун, габър, клен, мъждрян, бор, топола, акация, липа. От храстовите видове се срещат дрян, глог, смрадлика, драка, шипка, птиче грозде. Тревната растителност е представена от типичните за дъбовите гори видове: житни треви, острица, ягода, къпина, мащерка, коприва, жълт кантарион и др. Във втория пояс естествената растителност е представена от зимен дъб, бук, цер, сребролистна липа, явор, габър, трепетлика. На бедни и ерозирани терени са залесени черен и бял бор, акация и др.

Фауната е с преобладаващо евросибирско и европейско разпространение и по-слабо – средиземноморско. Разнообразието на животинския свят е ограничено, като следствие от продължителното намаляване на горските площи и превръщането им в ливади и орни земи. В планинската част се срещат сърна, елен, дива свиня, заек, а от птиците – представители на сем. Вранови, стърчиопашкови, овесаркови, гълъбови и др. По течението на Искър преминава прелетния път на водоплаващите и блатни птици.