北海道のほぼ中央、石狩平野の東北端の山麓地帯に位置します。
周囲を緑あふれる山並みに囲まれ、狭い山間を山岳地帯に源を発するペンケウタシュナイ川が東西に貫流し、この両岸に続く平坦地と斜面が歌志内市のたたずまいです。
面積55.99平方キロメートルの歌志内市は、その約75%を森林が占め、ペンケ山を主峰とする東部と南部は、他の600メートル前後の山々を境として芦別市に接し、北部は赤平山、かもい岳を境として赤平市に接しています。また、西南部から西部は、次第に拓けて砂川市と上砂川町に接しています。
美しい秀峰や自然に恵まれ、めぐる季節ごとに表情を変えて、住む人、訪れる人々を魅了する緑の大地です。