Общината е разположена в централната част на област Хасково. С площта си от 694,625 km2 заема 5-о място сред 11-те общини на областта, което съставлява 12,55% от територията на областта. Границите ѝ са следните:

на североизток – община Тополовград;
на изток – община Свиленград;
на югоизток – община Любимец;
на юг – община Маджарово;
на югозапад – община Стамболово
на запад – община Хасково;
на север – община Симеоновград и община Гълъбово, област Стара Загора.

Топографска карта на община Харманли.
Природни ресурси
Релеф
Релефът на общината е равнинен и хълмист, като територията ѝ попада в крайните североизточни части на Източните Родопи, долината на река Марица и югозападните склонове на планината Сакар.

Североизточните части на общината (около 1/2 от територията ѝ) се заемат югозападни разклонения на планината Сакар, като на 3 km североизточно от село Дрипчево се намира връх Картала 753,3 m – най-високата точка на общината.

Югозападно от нея, на протежение от около 25 – 26 km, от северозапад на югоизток и ширина 2 – 3 km се простира долината на река Марица. В коритото на реката, източно от село Бисер, на границата с община Любимец се намира най-ниската точка на община Харманли 60 m н.в.

Останалите, западни и южни части на общината се заемат от крайните североизточни ридове на Източните Родопи. Западно и югозападно от град Харманли, между долините на реките Марица на изток, Харманлийска река на север и Бисерска река на юг са разположени източните части на ниския и плосък рид Хухла. Максималната му височина в пределите на общината е връх Остър камък 347,5 m, намиращ се на 1 km източно от село Остър камък.

Южно и източно от долината на Бисерска река по границата с община Любимец е разположено ниското възвишение Градище. На 0,8 km западно от село Черна могила се намира най-високата му точка на територията на община Харманли – връх Балъктепе 322,3 m.

Крайните южни части на общината се заемат от северните склонове на източнородопския рид Гората. Югоизточно от село Орешец, там където се събират границите на трите общини – Харманли, Любимец и община Маджарово се намира най-високата точка на рида – връх Света Марина 708,6 m.

Северно от долината на Харманлийска река, землищата на селата Поляново и Преславец на територията на община Харманли се простират крайните източни части на Хасковската хълмиста област.

Води
От северозапад на югоизток, на протежение от около 25 – 26 km, в тясна 2 – 3 km долина протича част от долното течение на река Марица. На територията на община Харманли в нея се вливат два по-големи притока – реките:

– Харманлийска река протича през общината с най-долното си течение, като западно от град Харманли образува къс пролом и североизточно от града се влива отдясно в Марица;
– Бисерска река (46,2 km). Тя води началото си от западната част на рида Гората в община Стамболово. Югозападно от село Славяново навлиза в общината и до устието си тече в посока изток-североизток. В средното си течение носи името Голямата река, а след село Бисер – Бисерска река. Между селата Лешниково и Бисер образува красив пролом, след което навлиза в долината на река Марица, където коритото ѝ е коригирано с водозащитни диги. Влива се отдясно в Марица на 64 m н.в., на 1 km североизточно от град Любимец. Площта на водосборния ѝ басейн е 411,4 km2, което представлява 0,78% от водосборния басейн на Марица.