เทศบาลเมืองชุมพร ตั้งอยู่บนถนนปรมินทรมรรคา ในเขตตำบลท่าตะเภา อำเภอเมืองชุมพร จังหวัดชุมพร ซึ่งอยู่ในบริเวณชุมชนที่มีกิจกรรมธุรกิจการค้า และการบริการ ห่างจากกรุงเทพมหานครโดยทางรถยนต์ประมาณ 463 กิโลเมตร และทางรถไฟประมาณ 485 กิโลเมตร มีขนาดพื้นที่ 21.10 ตารางกิโลเมตร โดยครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดของตำบลท่าตะเภา และพื้นที่บางส่วนของตำบลบางหมาก ตำบลตากแดด ตำบลวังไผ่ ตำบลนาทุ่ง และตำบลขุนกระทิง

• ทิศเหนือ จดคลองชลประทานสามแก้ว (เทศบาลตำบลบางลึกและเทศบาลตำบลนาชะอัง)
• ทิศตะวันออก จดคลองหนองม่วงค้อม-คลองท่านางสังข์ (เทศบาลตำบลท่ายางและองค์การบริหารส่วนตำบลนาทุ่ง)
• ทิศใต้ จดสะพานคลองท่าตะเภา (เทศบาลตำบลบางหมากและองค์การบริหารส่วนตำบลตากแดด)
• ทิศตะวันตก จดเขต เทศบาลตำบลวังไผ่ และเทศบาลตำบลขุนกระทิง

ลักษณะพื้นที่โดยทั่วไป เป็นที่ราบริมแม่น้ำ และมีความลาดเอียงของพื้นที่เนื่องจาก เทศบาลเมืองชุมพรเป็นพื้นที่ที่อยู่ระหว่างแนวเทือกเขาตะนาวศรีฝั่งตะวันตกและชายฝั่งทะเลด้าน ตะวันออก ดังนั้น พื้นที่จึงมีความลาดเอียงจากด้านทิศตะวันตกสู่ด้านทิศตะวันออกลงสู่ทะเล

ลักษณะภูมิอากาศโดยทั่วไปมีฝนตกชุกตลอดปี เนื่องจากได้รับมรสุมทั้ง 2 ด้าน คือ มรสุมตะวันออกเฉียงเหนือและมรสุมตะวันออกเฉียงใต้ ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยตลอดปีเท่ากับ 1,701.9 มิลลิเมตร อากาศจะเย็นสบายในช่วงฤดูฝนและไม่ร้อนจัดในช่วงฤดูร้อน อุณหภูมิเฉลี่ยตลอดปีประมาณ 27.1 องศาเซลเซียส