Общината е разположена в централната и южната част на област Плевен. С площта си от 809,712 km2 се явява най-голямата сред 11-те общините на областта, което съставлява 17,4% от територията на областта. Границите ѝ са следните:

на запад – община Долни Дъбник;
на северозапад – община Долна Митрополия;
на север – община Гулянци;
на североизток – община Никопол;
на изток – община Левски и община Пордим;
на юг – община Ловеч и община Угърчин, област Ловеч;
на югозапад – община Луковит, област Ловеч.
Релеф
Преобладаващият релеф на общината е равнинен на североизток и хълмист на юг и югозапад. Територията ѝ е разположена на границата между Средната Дунавска равнина и Средния Предбалкан, като тя условно преминава северно от селата Беглеж и Николаево. Около 90% от площта на общината попада в пределите на Средната Дунавска равнина. В централната ѝ част почти изцяло попадат Плевенските височини, които представляват голяма, изпъкнала на югоизток дъга. Тяхната максимална височина, Средния връх (Мачугански геран, 316,9 m) се намира на северозапад от село Пелишат, на границата с община Пордим. На североизток от тях се простира същинската част на Средната Дунавска равнина, като тук релефът е равнинен и е зает от обширни обработваеми земи.

Крайният югозапад на общината, землищата на селата Беглеж и Николаево, попадат в крайните северни части на Средния Предбалкан. Тук се простират най-северните разклонения на Ловчанските височини и югоизточно от село Беглеж, на границата с община Угърчин се намира най-високата точка на община Плевен – връх Мирата (447,6 m н.в.). На север от село Опанец, в коритото на река Вит, е най-ниската ѝ точка – 51 m н.в.

Води, климат
Основна водна артерия на община Плевен е река Вит, която протича през нея в западната ѝ част на протежение около 12 km с част от долното си течение. На територията на общината Вит получава отдясно два по-големи притока – реките Чернялка (27,6 km) и Тученица (35 km). Тези две реки водят началото си от югоизточните части на Плевенските височини и текат на северозапад в дълбоки каньоновидни долини (в средните им течения). Вливат се в река Вит съответно при селата Търнене и Опанец.

За нуждите на селското стопанство на територията на общината са изградени множество микроязовири, водите на които се използват основно за напояване – Бохот 2, 3 и 4, Тученица, Сини вир, Бръшляница, Славяново 1 и 4, Мечка 1 и др.

Община Плевен попада в зоната с умерено-континентален климат и е с големи температурни амплитуди. Средногодишната температура е 10,8 °C.

Почви, растителност
Почвите са разнообразни, но преобладаващи са черноземните. Прави впечатление големият дял на земеделските територии – 79% при средно за страната 65%. Културните растения, които се отглеждат, са главно пшеница, царевица, слънчоглед. От овощните видове са разпространени ябълки, круши, дюля, череша, кайсия, орех. Доминантни за общината са лозовите насаждения – над 12 000 дка. През 1890 г. в Плевен се открива първото в страната лозаро-винарско училище, а няколко години по-късно и първата винарска изба. Градът се утвърждава като водещ лозарски център.