Torosların eteklerinden Konya Ovası’na doğru uzanan düz bir arazi üzerinde kurulmuş olan Karaman, tipik bir Anadolu şehridir. Konya Ovası’ndan tek tek tepeler ile ayrılan bu düzlük, doğu-batı istikametinde uzanan doğuya doğru hafif meyillerle açılan tarafında sazlık ve bataklıklardan meydana gelen alüvyal bir ovadır.

Karaman 37.11 kuzey enlemleri, 33.15 doğu boylamları arasında İç Anadolu bölgesinin güneyinde yer alır. Kuzeyinde Konya, güneyinde Mersin doğusunda Ereğli, güneydoğusunda Mut, Silifke, batısında Antalya yer alır. Deniz seviyesinden yüksekliği 1033 metredir. Yüzölçümü 8869 km2’dir. Yüzölçümü bakımından Türkiye genelinde 34. merkez ilçe nüfusu bakımından 27 ilden büyüktür.

Arazisi, bazı yerde neojen (Üçüncü zamanın bölündüğü dört büyük devirden son ikisi olan pliyosen ile miyoseni birden kavrayan sistem.) tabakadan bir yapı bazı yerde jura-kretase kıvrımlı tabakadan bir yapı ve mezozoik afiyolitli seri halinde bir yapı görülmektedir. Bu arazinin güneyinde çok yeri kıvrımlı miyosen (Günümüzden 23–5 milyon yıl öncesine karşılık gelir.) tabakalı olan 1500–1700 metrelik dağlık yerler yükselir. Buralarda kalkerler çok yer tuttuğundan karstik şekiller bulunur. Dağlık bölümde bazı akarsular kuzeyde ovaya doğru; bazı akarsular ise Göksu’ya karışmak üzere güneye doğru akar ve yer yer derin ve dar vadilerden geçerler.