Il territorio del Comune di Cortona, sito in Toscana e appartenente alla Provincia di Arezzo, si estende per una superficie di 34123 ettari e confina ad Est e a Sud con la provincia dell’Umbria (comuni di città di Castello, Umbertide, Lisciano Liccone, Tuoro e Castiglion del Lago), a Sud Ovest con la provincia di Siena (comuni di Montepulciano, Torrita e Sinalunga), per ogni rimanente parte con la Provincia di Arezzo (ad Ovest con il comune di Foiano, a Nord Ovest con il comune di Castiglion Fiorentino, a Nord con il comune di Arezzo).  Tre sono le aree fondamentali che caratterizzano la superficie comunale: una zona montuosa pre-appenninica a nord (superficie 15.860 ettari), le cui cime più importanti sono costituite dal Monte S. Egidio (1055 s.l.m.), Monte Castel Giudeo (1037 s.l.m) e dal Monte Ginezzo (9289 s.l.m.); una zona collinare immediatamente sotto i rilievi e nella zona del Chiuso (superficie ca. 9500 ettari);  una zona pianeggiante (superficie 11.400 ettari) coincidente con parte della Valdichiana.

La montagna è costituita per la massima parte da macigno e galestro; solamente a SE della città di Cortona si trova un piccola zona di calcare compatto (alberese). La pianura è generalmente composta di terreni alluvionali. Le colline del Chiuso, situate nella parte meridionale del comune, sono formate da tufi argillosi di origine pliocenica. La sola collina di Pietraia è formata da galestro di origine eocenica, mentre nelle colline di Farneta si trovano tracce di strati lignitiferi. Le acque del territorio di Cortona scorrono in due opposti versanti divisi da una catena di monti, che, iniziando al confine di Castiglion Fiorentino, si estende presso il Lago Trasimeno tenendo un andamento a curva concava. Il versante nord scarica le sue acque nel Tevere, mentre i fiumi o torrenti del versante del Sud corrono a gettarsi nella Chiana e quindi in Arno. Non vi sono, nei due versanti, fiumi di grande portata. Solamente i torrenti del versante del Sud hanno una qualche importanza, perché raccolgono tutte le acque del vasto bacino dell’estensione di circa 4500 ettari e le scaricano quindi nella sottoposta Chiana. I più considerevoli del versante sud sono la Mucchia, l’Essolina, il Musarone, l’Esse, il Rio di Loreto, il Rio di Cegliolo, le Reglie di Val di Spera e delle Chianacce. Nel versante nord scorrono altri torrenti che sono tributari del Tevere e che vi gettano le loro acque, dopo essere entrati nella provincia dell’Umbria: il Nestore, la Minimella, la Minima, il Niccone. Le principali frazioni sono Camucia, Terontola, Montanare, Mercatale.