Mielec zajmuje obszar 46,89 km2, leży w środkowej części Kotliny Sandomierskiej nad rzeką Wisłoką – prawym dopływem Wisły. Posiada korzystny klimat charakteryzujący się ciepłymi latami i łagodnymi zimami.
Należy do najbardziej nasłonecznionych miejsc w kraju. Okres wegetacji trwa około 220 dni. Znaczny wpływ na warunki klimatyczne ma duży kompleks leśny (południowo – zachodnia część Puszczy Sandomierskiej), stanowiący naturalną osłonę miasta od północy i wschodu.
Gleby terenów Mielca i okolic wykazują spore zróżnicowanie. W dolinie Wisłoki przeważają żyzne mady, a w części północno-wschodniej występują piaski. Na wschodnich terenach miasta zdarzają się też gleby błotne, w tym torfy eksploatowane do celów leczniczych.