เทศบาลนครแหลมฉบังตั้งอยู่ในเขตอำเภอศรีราชาและอำเภอบางละมุง จังหวัดชลบุรี อยู่ห่างจากกรุงเทพมหานครเป็นระยะทางประมาณ 125 กิโลเมตร มีพื้นที่รวมทั้งสิ้น 109.65 ตารางกิโลเมตร คิดเป็นร้อยละ 2.5 ของพื้นที่จังหวัดชลบุรี

1. พื้นที่บางส่วนของสุขาภิบาลอ่าวอุดม มีพื้นที่จำนวน 72.56 ตารางกิโลเมตร รวม 4 ตำบล 19 หมู่บ้าน ประชากร ณ สิ้นปี 2561 จำนวน 73,807 คน
2. พื้นที่บางส่วนของสุขาภิบาลบางละมุง มีพื้นที่จำนวน 16.03 ตารางกิโลเมตร รวม 1 ตำบล 5 หมู่บ้าน ประชากร ณ สิ้นปี 2561 จำนวน 14,464 คน
3. พื้นน้ำ (ทะเล) มีพื้นที่จำนวน 21.06 ตารางกิโลเมตร ทางด้านตะวันตกของเขตเทศบาล

โดยเทศบาลนครแหลมฉบังมีอาณาเขตติดต่อ ดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับตำบลสุรศักดิ์ อำเภอศรีราชา
• ทิศใต้ ติดต่อกับตำบลบางละมุง(เทศบาลตำบลบางละมุง)และตำบลตะเคียนเตี้ย อำเภอบางละมุง
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับตำบลหนองขามและตำบลบึง อำเภอศรีราชา
• ทิศตะวันตก จรดอ่าวไทย