Der heilklimatische Kurort Lindenfels ist im Süden Hessens unter vielen Dörfern das einzige Städtchen im Vorderen Odenwald. Die Altstadt liegt in 350 Metern Höhe auf der Sattelfläche zwischen dem bewaldeten Schenkenberg (479,6 m ü. NN) im Nordosten und einem Bergsporn mit der Burg Lindenfels (410,4 m ü. NN) im Südwesten. Die Kernstadt Lindenfels ist rundum in eine waldreiche Berglandschaft eingebettet, ihre höchste Erhebung ist das Buch (535,3 m ü. NN) im Norden. Bei Seidenbuch im Südwesten des Stadtgebiets ragt der 576 Meter hohe Krehberg als markanter Odenwaldgipfel auf und im Norden liegt an der Stadtgrenze oberhalb des Stadtteils Winterkasten die Neunkircher Höhe, mit 605 Meter der höchste Gipfel im Vorderen Odenwald. Mit Ausnahme von Winterkasten, das an einem der beiden Quellbäche der Gersprenz liegt, die dem Main zufließt, entwässern alle anderen Stadtteile über das Talsystem der Weschnitz nach Süden in den Rhein.

Geologisch liegt Lindenfels im Kristallinen Odenwald, in dem überwiegend aus Magma auskristallisierte Tiefengesteine den Untergrund bilden. Auf der Gemarkung von Lindenfels stehen dabei unterschiedliche kristalline Gesteine an: Altstadt, Burgberg und Schenkenberg liegen auf Älterem Biotitgranit, das Massiv des Buchs auf einer Einheit aus Diorit und Gabbro; dazwischen liegt eine schmale, aber langgestreckte (bis nach Heppenheim reichende) Zone aus kontaktmetamorphen Quarzbiotitschiefern, d. h. einer Gesteinsformation, die im Zuge der Variskischen Gebirgsbildung metamorphisiert wurde[2][3]. Das Geotop des Jahres 2019 des Geo-Naturparks Bergstraße-Odenwald an der Lindenfelser Bismarckwarte besteht deshalb auch aus drei Einzelgeotopen: der Gabbrohalde am Buch, dem Glimmerschieferaufschluss an der Bismarckwarte und einem Aufschluss des Schenkenberg-Granits[4]. Lindenfels liegt im nordöstlichen Landkreis Bergstraße und teilt seine Stadtgrenze mit dem Landkreis Darmstadt-Dieburg und dem Odenwaldkreis. Lindenfels hat sechs kommunale Grenz-Nachbarn. Die Lage von Lindenfels prägt die Mitte des geografischen Polygons Darmstadt, Groß-Umstadt, Michelstadt/Erbach, Weinheim, Heppenheim und Bensheim im kristallinen Odenwald. Im Nordwesten schließt die Gemeinde Lautertal (Gadernheim) an, im Süden die Gemeinde Fürth (beide Landkreis Bergstraße). Im Norden sind die Gemeinden Modautal (Brandau) und Fischbachtal (Lützelbach) (beide Landkreis Darmstadt-Dieburg) die Nachbarn. Im Nordosten grenzt das Gemeindegebiet an Fränkisch-Crumbach und im Osten ist Reichelsheim (beide Odenwaldkreis) der Nachbar. Zu Lindenfels gehören die Stadtteile Eulsbach, Glattbach, Kolmbach, Schlierbach, Seidenbuch, Winkel und Winterkasten.[5] In der Gemarkung Lindenfels gelegen und damit Teile der Kernstadt sind im Norden die Siedlung Litzelröder und im Süden ein Teil des Weilers Faustenbach, dessen übriger Teil zur Gemarkung Ellenbach der Gemeinde Fürth zählt. Die beiden Anwesen auf dem Lindenfelser Anteil befinden sich bereits seit historischer Zeit im Besitz der Burg bzw. Stadt Lindenfels.