Większa część miasta znajduje się w Kotlinie Nowotarskiej, natomiast jego północne rejony obejmują stoki Gorców. Najwyższym szczytem w obrębie granic miasta jest Bukowina Miejska. Na południowym skraju miasta występują lasy i torfowiska z rezerwatem przyrody Bór na Czerwonem.
Nowy Targ leży w południowej Małopolsce, w dawnej ziemi krakowskiej.
Klimat Według klasyfikacji Köppena-Geigera Nowy Targ leży w strefie Dfb – klimatu kontynentalnego wilgotnego z łagodnym latem. Opady są znaczne przez cały rok.
Zanieczyszczenie powietrza Umiejscowienie miasta na dnie kotliny utrudnia jego wentylację, przez co spowija je smog, szczególnie w sezonie grzewczym. Nowy Targ znajduje się w czołówce rankingu polskich i europejskich miast z najbardziej zanieczyszczonym powietrzem.
W podsumowaniu Polskiego Alarmu Smogowego w 2018 i 2019 roku Nowy Targ został ogłoszony najbardziej zanieczyszczonym miastem w Polsce, natomiast w 2021 roku najbardziej zanieczyszczonym w całej Unii Europejskiej. Od 2018 roku, pod względem najwyższego średniorocznego stężenia rakotwórczego benzo(a)pirenu, Nowy Targ osiągnął najwyższy wynik w Polsce (18 ng/m³), stanowiący 1800% wartości dopuszczalnej normy;