Hallenberg ist die südlichste Stadt im Hochsauerlandkreis. Sie liegt in den östlichen Ausläufern des Rothaargebirges an der südöstlich am Stadtgebiet vorbei führenden Landesgrenze zu Hessen und wird von der Nuhne durchflossen, in die im Stadtgebiet die Weife mündet.

Der größte Teil des Stadtgebiets liegt innerhalb der Medebacher Bucht am Ostsauerländer Gebirgsrand, die im Hallenberger Bereich als Hallenberger Bucht bezeichnet wird. Diese ist im Stadtgebiet in die naturräumlichen Einheiten Hallenberger Hügelland und Münder Grund untergliedert. Im Norden und Westen besitzt das Stadtgebiet darüber hinaus Anteile an den Naturräumen Hohe Seite, Ziegenhelle und Wilde Struth.^[2]

Östlich von Hallenberg erstreckt sich die Breite Struth. Zu den Bergen bei Hallenberg gehören der Bollerberg (757,3 m) und der Heidekopf (703,8 m)