Hajdúszoboszló Kelet-Magyarországon található, az Alföld keleti részén Budapesttől 200, Debrecentől 20 km-re.
Kisebb földrajzi egységet meghatározva a Hajdúhát, a Hortobágy és a Nagy-Sárrét, Berettyó vidéke területén fekszik. A város tájképét elsősorban a síkság határozza meg, melyet kisebb nagyobb földhalmok, löszös, iszapos területek tesznek változatossá, melyek szintmagassága hullámosan váltakozik.
A táj alföldi jellegéből adódóan a várost a téli és a nyári hónapokban is a meleg és száraz éghajlat jellemzi. A nyári időszakban kifejezetten magas a napsütéses órák száma, mely turisztikai szempontból igen kedvez a város számára. A kevés csapadékkal ellentétben a légmozgás folyamatosan észlelhető Hajdúszoboszlón. Nagyon ritka az, amikor a településen szélcsend van. A gyógyhelyi jelleg kialakulását ez a kedvező éghajlati adottság is segítette.