Datça, coğrafi bölge olarak Ege Bölgesi’ndedir. Dağlık ve engebeli bir arazi yapısına sahiptir. Datça Yarımadası’nın en yüksek noktalarını Bozdağ (1174), Kalecik Dağı (881), Karadağ (786), Emecik Dağı (704), Yarık Dağı (615) oluşturur. Arazinin % 66’sı orman alanı, %18’i seyrek çalılık ve kayalık olup sadece % 16’sı tarım alanıdır. Kızlan Ovası, Burgaz Düzlüğü, Reşadiye Ovası ile kıyı düzlüklerinin en önemlilerinden olan Karaköy, Palamutbükü ve Mesudiye, ilçenin ovalarıdır. Yüzölçümü 446 km² olan yarımadanın 235 km’lik sahil şeridi, büyüklü küçüklü 52 koyla dantel gibi bezenmiştir. Marmaris ile Datça sınırını oluşturan Balıkaşıran’da (Datça’ya 64 km) kuzey ve güney kıyıları arasıdaki kara genişliği, 1 km’ye kadar inerken yarımadanın en geniş yeri 17 km’dir. Datça, tipik bir Akdeniz iklimi'ne sahiptir. Yazları sıcak ve kurak, kışları ılık ve yağışlıdır. Üç tarafı denizle çevrili yarımadada yazın esen serin kuzey rüzgarları, kavurucu sıcakları yok eder. Nem oranı ortalama %58 olan Datça’da yılın 300 günü güneşli geçer. Oksijen bakımından Dünya'nın ikinci, Türkiye'nin en zengin bölgesidir. Ünlü tarihçi Strabon'un bu konuda meşhur bir sözü vardır; "Tanrı yarattığı kulunun uzun ömürlü olmasını isterse, Datça Yarımadası'na bırakır."