Sanlúcar de Barrameda se sitúa en una de las regiones más cálidas de toda Europa, Andalucía, y constituye una de las principales poblaciones de la provincia de Cádiz, la provincia más meridional de la península Ibérica. Concretamente la ciudad está enclavada en el noroeste gaditano, en el margen izquierdo de la desembocadura del río Guadalquivir, el de mayor longitud navegable de España y frente a la principal reserva natural del continente europeo, el Parque Nacional de Doñana.
Sanlúcar goza de un microclima que se caracteriza por las temperaturas más suaves de la provincia. Su clima es de tipo mediterráneo oceánico, con temperaturas suaves tanto en verano como en invierno, con una temperatura media a lo largo del año de 17º C.
La luz de Sanlúcar es uno de sus rasgos más característicos, con diferente intensidad y matices, muy apreciado por expertos fotógrafos de todo el mundo. Sus horas de sol llegan a sumar más de 3.000 al año. Ello propicia, en gran medida, el carácter afable y hospitalario del sanluqueño.
Su término municipal ocupa una extensión de 170,5 km. Su entorno, rodeado de naturaleza, río, parques naturales, campiña…, es muy valorado desde el punto de vista medioambiental. Limita con poblaciones muy próximas que poseen los más variados e interesantes atractivos desde los más diversos puntos de vista, cultural, paisajístico, patrimonial, etc. Al norte limita con el Guadalquivir, el Parque Nacional de Doñana y Trebujena; al este con Jerez de la Frontera; al sur con Rota y Puerto de Santa María y al oeste con Chipiona, océano Atlántico y nuevamente el Guadalquivir.
Su población actual (2020) se cifra en 69.205 personas siendo una de las más jóvenes de España.