Градът се намира в Санданско-Петричката котловина, в подножието на Пирин. Курортът отстои на почти еднакво разстояние от София и Солун и е важен център по международния главен път Е 79. През града минава и железопътна линия по трасето София - Кулата - Солун.

Сандански е разположен амфитеатрално върху крайните югозападни склонове на Пирин планина по долното течение на река Санданска Бистрица. Географското му разположение по средата между Кресненското и Рупелското дефилета е предпоставка за изключително благоприятните му климатични особености.

Градът, разположен на надморска височина 220-240 м., е най-топлият български град през всички годишни сезони, като продължителността на слънчевото греене надминава 2 450 часа, създавайки условия за целогодишни слънчево-въздушни процедури.

Въздухът тук е изключително чист, с ниска относителна влажност (66%), със средна годишна температура +14,10С, с незначителни денонощни и сезонни температурни амплитуди. Зимата е мека и топла, снегът и мъглата са почти непознати.

Град Сандански има славата на най-добрата естествена лечебница на бронхиална астма в Европа. Курорта се препоръчва и за лечение на различни белодробни заболявания, хронични ринити, синузити, неврологични заболявания, кожни алергии, някои бъбречни и урологични заболявания.

Изключително природно богатство са минералните извори поради хидрокарбонатно-сулфатното си съдържание. Изворите се класифицират в IV клас по системата на Карстенс-Александров. По поречието на р. Струма се намират 80 минерални извора, групирани в 13 находища. Някои по-известни от тях са: Турската баня, Чешмата на Мирото, Парилото и новия сондажен извор.