Wieliczka leży na południowy wschód od Krakowa. Rynek Górny w Wieliczce oddalony jest od Rynku Głównego w Krakowie o 13 km (w linii prostej. Miasto leży w kotlinie między dwoma grzbietami wzgórz ciągnącymi się z zachodu na wschód: od południa Pogórza Wielickiego, od północy Piasków Bogucickich wchodzących w skład Wysoczyzny Wielicko-Gdowskiej. Południowy grzbiet jest wyższy, grzbietem północnego wzgórza prowadzi droga krajowa nr 94. W pobliżu przebiega również autostrada A4 (europejska trasa E40). Pomimo małej powierzchni różnice względne wynoszą ponad 137 m: najwyższe wzniesienie ma 361,8 m n.p.m., a najniższy punkt leży na wysokości 224 m. Rozciągłość zabudowań miejskich w kierunku południkowym wynosi ok. 6,2 km; a w kierunku równoleżnikowym ok. 3,7 km.

Wieliczka leży w obrębie aglomeracji krakowskiej. Graniczy z miastem Kraków oraz wsiami na terenie gminy Wieliczka: Lednica Górna, Grabówki, Zabawa, Siercza, Rożnowa.

W latach 1975–1998 miasto leżało w województwie krakowskim.