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 France, au centre de la côte atlantique dont elle est riveraine, faisant partie du « Midi atlantique ».
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.