ภูมิประเทศเป็นพื้นที่ที่ระดับน้ำทะเลปานกลาง เฉลี่ย 3 เมตร ภูมิอากาศจัดอยู่ในประเภทมรสุมเมืองร้อนหรือแบบทุ่งหญ้าเมืองร้อน ด้านตะวันออกเป็นที่ราบเชิงเขาลาดแนวชายฝั่งทะเล จึงเป็นหาดทรายยาวประมาณ 5 กิโลเมตร ความสูงของพื้นที่วัดจากน้ำทะเลประมาณ 3 เมตร

เมืองแสนสุขตั้งอยู่ทางตอนใต้ของอำเภอเมืองชลบุรีบริเวณริมฝั่งทะเลตะวันออกของอ่าวไทย มีพื้นที่ทั้งสิ้น 20.268 ตารางกิโลเมตร (12,668 ไร่) โดยมีอาณาเขตติดต่อดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับ ตำบลบ้านปึก ตำบลเสม็ด อำเภอเมืองชลบุรี จังหวัดชลบุรี
• ทิศใต้ ติดต่อกับ ตำบลบางพระ อำเภอศรีราชา จังหวัดชลบุรี
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับ ตำบลห้วยกะปิ ตำบลเหมือง อำเภอเมืองชลบุรี จังหวัดชลบุรี
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับ อ่าวไทย