La commune de La Brée-les-Bains se situe dans la partie septentrionale de l'île d'Oléron, dans le nord-ouest du département de la Charente-Maritime.
Sur un plan plus général, la commune de La Brée-les-Bains est localisée dans la partie Sud-Ouest de la FranceNote 1, au centre de la côte atlantique dont elle est riveraine, faisant partie du « Midi atlantique »2.
Située entre le territoire communal de Saint-Georges-d'Oléron, au sud, et celui de Saint-Denis-d'Oléron, au nord-ouest, la commune de la Brée-les-Bains possède la deuxième plus petite superficie parmi toutes les communes de l'île d'Oléron, avec 7,27 km2, après Le Grand-Village-Plage.
La partie littorale de la commune, baignant le pertuis d'Antioche et faisant face à l'île de Ré et à la Rochelle, est presque entièrement urbanisée ; en outre, la majeure partie des habitations de la commune se situe à moins de 500 m de la mer. Les plages de la Brée-les-Bains assurent le potentiel balnéaire de la commune.
La partie occidentale de la commune est faite de champs ; au sud-est, on trouve des marais ainsi qu'un centre ostréicole.