Общината е разположена в източната част на област Пазарджик. С площта си от 636,722 km2 заема 2-ро място сред 12-те общините на областта, което съставлява 14,21% от територията на областта. Границите ѝ са следните:

на юг – община Брацигово и община Пещера;
на югозапад – община Ракитово;
на запад – община Септември;
на северозапад – община Лесичово;
на север – община Панагюрище и община Стрелча;
на изток – община Съединение и община Родопи, област Пловдив;
на югоизток – община Стамболийски, област Пловдив.
Природни ресурси
Релеф
В по-голямата си част релефът на общината е равнинен, а в южната част хълмист, ниско и средно планински като територията ѝ попада в пределите на Горнотракийската низина и най-северните части на Западните Родопи.

Около 90% от територията на общината се заема от западните части на обширното и равно Пазарджишко-Пловдивското поле. Източно от село Говедаре, в коритото на река Марица се намира най-ниската точка на общината – 182 m н.в. В северната част на общината, югозападно от село Овчеполци, на около 300 m на околния терен се издигат ниските Овчи хълмове с максимална височина връх Гъзера (521 m).

Останалите 10% от територията на общината се заемат от крайните северни части на Западните Родопи. На юг от река Марица по границата с общините Брацигово и Пещера в пределите на общината попадат северните склонове на ниските Бесапарски ридове с техния най-висок Еленски връх (535 m), разположен на около 2 km южно от село Огняново. В най-южната част на общината се простират северните склонове на западнородопския рид Къркария. На границата с Община Ракитово, югозападно от село Паталеница се издига най-високата точка на рида и на общината – връх Калчиш (1475 m).

Води
Основна водна артерия на община Пазарджик е река Марица, която протича през нея от запад на изток на протежение от около 22 – 23 km. Тя навлиза в общината северозападно от село Звъничево, минава през областния град Пазарджик и покрай селата Мирянци, Синитово, Огняново, Хаджиево и Говедаре и източно от последното навлиза в Област Пловдив. В пределите на общината в река Марица отляво се вливат два от големите ѝ притоци – реките Тополница и Луда Яна. Река Тополница протича през общината с най-долното си течение, преминава покрай село Юнаците и западно от град Пазарджик се влива в Марица. Река Луда Яна навлиза в общината западно от село Цар Асен, минава покрай селата Росен, Черногорово, Крали Марко и Пищигово и западно от село Огняново се влива в Марица. Реките, вливащи се отдясно в река Марица в пределите на общината са малки и къси и водят началото си от рида Къркария, като по-големите от тях са Црънча и Дебръщица.

Климат
Община Пазарджик има благоприятен преходно-континентален климат, за който са характерни летните засушавания. Отрицателните температури се измерват през най-типичния зимен месец – януари. Поради защитата на Стара планина и влиянието на Средиземно море, средната януарска температура в град Пазарджик е положителна. Летните температури в града не са по-високи от тези на Дунавската равнина. Средната юлска температура е 23.3 °C. Дългото лято, често от април до октомври, е достатъчно топло. Това е удобно както за отглеждане на две култури от обработваемите земи, така и за по-добро развитие на някои едногодишни култури, които виреят по на юг – ориз, тютюн, памук и др. В ниската част на общината климатичните условия се проявяват по-силно върху режима на температурата и по-специално върху продължителността на мразовете и горещините. В Пазарджишко-Пловдивското поле през зимата поради температурната инверсия е по-студено и има по-продължителни мразове, отколкото по родопските склонове и разклонения. Ранната пролет позволява ранно засаждане на летните култури, а късната есен е твърде благоприятна за доброто узряване и прибирането на гроздето, тютюна, ориза, памука, и др., както и за доузряване на вторите реколти. В сравнение със Северна България през пролетта в Пазарджишко-Пловдивското поле по-рано престава да пада слана, а през есента по-късно.

Валежите в общината зависят от преноса на въздушните маси. Стара планина и Средна гора пречат на свободното проникване на влажните въздушни маси от север и северозапад, а Родопите на южните. По този начин Горнотракийската низина получава по-малко валежи, отколкото е средната валежна сума за България. Така Пазарджик се намира под валежна сянка от околните му планини, затова годишната сума на валежите му е едва 515 мм. В града най-много валежи падат през лятото – 142 мм (27,6%), а пролетта – 27%. Летните валежи дори и най-големи, често пъти са поройни и са недостатъчни за земеделските култури, особено за вторите култури. Характерни за Пазарджишко-Пловдивското поле са и честите засушавания, проявяващи се най-вече през втората половина на юли и първата половина на август.

Полезни изкопаеми
На територията на община Пазарджик има находища на нерудни полезни изкопаеми. Най-разпространените полезни изкопаеми са мраморите и доломитите. Те са намират по северния склон на Родопите – между селата Паталеница и Црънча, южно и източно от село Дебръщица. Най-голямо е разпространението на мраморите в Бесапарските ридове. В техния северен склон, край село Огняново се намира и добре разработено находище на варовик. Тук се добива и произвежда цялата гама от инертни материали на базата на трошен камък (каменно брашно, чакъл), негасена и хидратна вар и пепелина. В землището на село Величково се добиват скални облицовъчни материали. От тях недобре проучени и разработени са находищата от гранит, сиенит и габро. Големи са залежите от инертните материали – речен пясък и филц, които не са добре проучени и слабо се експлоатират.