Polanica-Zdrój jest położona u wylotu przełomowej Piekielnej Doliny, przez którą przepływa Bystrzyca Dusznicka, wpływająca do Nysy Kłodzkiej. Północna i środkowa cześć miasta leży u wschodniego podnóża stoliwa Szczytnika w Górach Stołowych, zaś południowa na zboczu Kamiennej Góry, Stogu w Górach Bystrzyckich oraz Zagajnika