Общината е разположена в югоизточната част на област Пловдив. С площта си от 521,59 km2 заема 5-о място сред 18-те общините на областта, което съставлява 8,7% от територията на областта. Границите ѝ са следните:

на запад и югозапад – община Асеновград;
на северозапад – община Садово;
на север – община Братя Даскалови, област Стара Загора;
на североизток – община Чирпан, област Стара Загора;
на изток – община Димитровград, област Хасково;
на югоизток – община Минерални бани, област Хасково;
на юг – община Черноочене, област Кърджали.
Природни ресурси
Релеф
Релефът на общината е твърде разнообразен – от равнинен в северната част, през хълмист в централната, до ниско планински в южната и югоизточната. Територията ѝ попада в пределите на Горнотракийската низина, Хасковската хълмиста област и крайните северозападни части на Източните Родопи.

Северните райони на общината се заемат от южната част на Горнотракийската низина, а средните ѝ – от западните части на обширната Хасковска хълмиста област, като тук надморската височина варира от 200 m на север до 400 m на югозапад. Североизточно от село Караджалово, на границата с община Чирпан и община Димитровград, в коритото на река Марица се намира най-ниската точка на община Първомай – 114 m н.в.

В югоизточната част от територията на общината се простира рида Драгойна, крайно северозападно разклонение на Източните Родопи. Рида има форма на изпъкнала на северозапад дъга, като изцяло попада в пределите на общината. Той е ориентиран от югозапад на североизток с дължина 17 – 18 km между долините на реките Каялийка на запад и север и Банска река на юг. Югозападно от село Буково, на границата с община Черноочене се намира най-високата му точка връх Соуджик 839,7 m, която е и най-високата точка на община Първомай.

Води
Основна водна артерия на община Първомай е река Марица, която протича в северната ѝ част от запад на изток, на протежение от 23 km с част от средното си течение. На територията на общината в нея се вливат два по-големи притока: Омуровска (ляв), вливащ се в нея югоизточно от село Крушево и Мечка (десен), вливаща се североизточно от град Първомай. Омуровска протича през общината с най-долното си течение, а река Мечка – със средното и долното си течение покрай село Поройна и град Първомай.

Южните и югоизточните части на общината се отводняват от други две реки, които са също десни притоци на Марица, но се вливат в нея извън пределите ѝ. През селата Искра, Брягово, Драгойново и Езерово с горното и средното си течение протича река Каялийка (Скаличица, 39 km), а югоизточно от село Буково – най-горното течение на Банска река.

По реките Мечка, Каялийка и Банска и на някои от техните притоци са изградени множество микроязовири, водите на които се използват изключително за напояване на обширните земеделски земи в общината. По-големи от тях са: „Езерово“, „Брягово“ и „Искра“ на река Каялийка, трите големи язовира в землището на село Татарево – на ляв приток на река Мечка и др.

Ценен воден ресурс са термалните минерални извори в Драгойново. Край село Виница, на остров Попова ада в река Марица е единственото естествено находище на блатното кокиче в България.

Населени места