惠州市位于廣東省中南部，珠江三角洲的東端。惠州市東部與廣東省河源市、汕尾市交界，南部與南海大亞灣相鄰，與香港隔海相望，西部與廣東省深圳市、東莞市、廣州市接壤，北部與廣東省韶關(guān)市毗鄰。惠州市的地理座標(biāo)為東經(jīng)113°51′至115°28′，北緯22°24′至23°57′，東西寬約152公里，南北長(zhǎng)約128公里。惠州市的陸地面積為1.12萬平方公里，海域面積為4520平方公里。
惠州市北部以山地居多，東部和南部為丘陵臺(tái)地，東江沿岸和南部沿海有極小面積的平原。惠州的最高峰為蓮花山，海撥1336米，另有海撥1000米以上的山峰13座，如羅浮山的飛云頂（海撥1281米）、白馬山（海撥1256米）、南昆山的天堂頂（海撥1210米）等，這13座山峰及其從屬的山脈包圍在惠州行政區(qū)劃的邊界上，形成一個(gè)周邊高，逐漸向南部沿海開口的簸箕形地形，而在此地形的中部，則多為花崗巖和紅色砂巖構(gòu)成的丘陵臺(tái)地。
惠州市全境有大小河流20多條，較大的河流有東江和東江的支流西枝江、增江（又稱為龍門河）。有湖泊和大小水庫約130個(gè)，較大的有西湖、白盆珠水庫、天堂山水庫、顯岡水庫、花樹下水庫、角洞水庫、水東陂水庫等。惠州市南部靠海，海岸線長(zhǎng)223.6公里，有大亞灣（和深圳市共有）和巽寮灣兩個(gè)較大的海灣，有上百個(gè)大小島嶼。
惠州市地處亞熱帶，北回歸線橫貫全市，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，境內(nèi)陽光充足，雨量充沛，四季宜人。惠州市年平均日照時(shí)數(shù)為2.023小時(shí)。年平均氣溫為19.5℃-22.2℃。全年最熱月為7月，月平均氣溫為28.3℃，全年最冷月為1月，月平均氣溫為13.0℃。年平均降水量為1700毫米-2000毫米，雨量主要集中在4月和9月，占全年的82.5%。