Północna i środkowa część miasta leży u wschodniego podnóża stoliwa Szczytnika w Górach Stołowych, zaś południowa na zboczu Kamiennej Góry, Stogu w Górach Bystrzyckich oraz Zagajnika.
Sąsiednie gminy: Bystrzyca Kłodzka, Kłodzko, Szczytna.
Granice miasta thumb|left|Bystrzyca Dusznicka w centrum miasta Rozciągnięta południkowo zabudowa Polanicy-Zdroju wznosi się na wysokości ok. 370–560 m n.p.m. Najniższy punkt znajduje się nad Bystrzycą Dusznicką w centrum miasta, z kolei najwyższy w Sokołówce. Granice miasta sięgają do drogi krajowej nr 8 na północy poprzez Lipnik, Piekielną Górę, Wysoki Kamień, Piekielną Dolinę, Wolarz, Wietrznik, który jest najwyższym wzniesieniem w granicach miasta, Kamienną Górę, po czym przez Zagajnik, na wschód od Sokołówki i Nowego Wielisławia, grzbietem Wzgórza Marii i przez Bystrzycę Dusznicką w stronę drogi krajowej nr 8.
Miasto graniczy z następującymi miejscowościami: Wolanami na północy, Szczytną na zachodzie, Pokrzywnem i Starkówkiem na południu, Starkowem oraz Starym Wielisławiem i Szalejowem Górnym na wschodzie.