Karaburun Yarımadası, Türkiye' nin Ege Bölgesi batı kıyılarında, Ege Denizi içlerine uzanan, genel olarak Urla Yarımadası olarak isimlendirilen bölgenin kuzey-batısında yer almaktadır. Doğusunda Urla, Güneyinde Çeşme ile komşudur. Batısında yer alan Yunanistan' ın Sakız Adasına (Xios) sadece 15 mil mesafededir. Kuzeyinde Midilli Adası (Lesvos), kuzey doğusunda ise Foça yer almaktadır. Yarımadanın doğu ve kuzey kıyıları, İzmir Körfezi' nin güney kısmını oluşturmaktadır.
 Karaburun İlçe Merkezi, Karaburun Yarımadası Kuzey ucunda kurulmuştur. Sahip Adası ve Küçükada olmak üzere 2 adaya sahip bulunmaktadır. Genellikle engebeli bir arazi yapısına sahiptir. Yarımadanın yaklaşık güney-kuzey doğrultusunda uzanan Bozdağ kütlesi en önemli yükseltidir ve en yüksek tepesi 1218 m. yüksekliktedir.