首都圏から約70km圏内、茨城県の中西部に位置し、北は栃木県(真岡市・益子町・茂木町)、東は笠間市・石岡市、西は筑西市・栃木県(二宮町)、南はつくば市と隣接しています。
北の高峯・富谷山、東の雨引山・加波山・足尾山から南の筑波山に連なる山々に囲まれた平野部のほぼ中央を桜川が南下し、市の南北軸を形成しています。
その環境のもと、上野沼や大池、つくし湖など、多くの湖沼を有し、水資源の確保および親水空間として活用されています。また、この地域で採れるみかげ石を利用した石材業や、平野部の肥沃な土地を利用した農業など、地域資源を活用した地場の産業が息づいています。