تقع مدائن صالح
على بعد 22 كم شمال شرق مدينة العلا،
و400 كم شمال غرب المدينة المنورة
و500 كم إلى الجنوب الشرقي من البتراء الواقعة في الأردن،[37]
وتقع تحديداً عند دائرة عرض 47 ـ 26 شمالاً،
وخط طول 53 ـ 37 شرقاً.

يقع الموقع الأثري على منطقة سهلية،
عند سفح هضبة من البازلت التي تشكل الجزء الجنوبي الشرقي من جبال الحجاز.[37]
الأجزاء الغربية والشمالية الغربية للموقع،

تحتوي على المياه الجوفية التي يمكن الوصول إليها على عمق 20 متراً تقريباً.[37]

يتميز الموقع بطبيعته الصحراوية التي تتسم بالنتوءات الواقعة على الصخور بمختلف الأحجام والارتفاعات.[39]

تتميز منطقة مدائن صالح بالتكوينات الصخرية، كما أنها تتميز أيضاً بتنوّع ألوان صخورها الرملية بين الأحمر والأصفر والأبيض. بالإضافة إلى أن الموقع محاط بالكثبان الرملية من جميع الجهات.[49]