Petrer es troba ubicat geogràficament al nord-oest de la província d'Alacant, més en concret en la conca mitjana del Vinalopó, riu que discorre per la zona oest del seu terme municipal. Amb una superfície de 104,2 km², limita al nord amb els municipis de Castalla i Saix, al sud amb els de Novelda i Monfort; a l'est amb Agost i a l'oest amb Elda, població amb què forma una de les conurbacions més importants de tot el llevant peninsular.

El relleu de Petrer, eminentment muntanyós, està constituït per un corredor estret existent entre les terres baixes d'Elx i l'altiplà de Villena, situat en el fons d'una cubeta entre importants contraforts, on destaquen les serres del Sit, del Cavall i el Maigmó.
El clima, mediterrani sec, es caracteritza per l'escassetat i irregularitat de les pluges, i unes temperatures agradables, amb hiverns curts i poc freds i l'estació estival llarga.

Ara per ara, Petrer compta amb una important xarxa de comunicacions, fruit de la seua privilegiada situació en el corredor que enllaça l'altiplà castellà amb el litoral llevantí. Així, l'autovia Madrid-Alacant, eix bàsic de comunicacions per carretera amb l'interior, passa al nord de la població. També compta amb una estació de Renfe compartida amb Elda, del mateix eix Madrid-Alacant. La distància a Alacant, capital de la província, és de 36 km i l'aeroport de l'Altet queda a 40 km. Es troba de València a 145 km i a 365 km de Madrid.