Hajdúhadház az Észak-alföldi régióban, Hajdú-Bihar vármegye északi részén található, a település a Hajdúhadházi járás központja. Hajdúhadház két vármegyeszékhely között helyezkedik el, Debrecentől északra 8 km-re, míg Nyíregyházától délre 30 km-re. A település északi része Téglás városával össze van nőve, míg szomszédos település Hajdúböszörmény, Bocskaikert, Bököny, Geszteréd, Hajdúsámson és Újfehértó.
Hajdúhadház az országos jelentőségű közlekedési útvonalak, a 4-es számú főút és a 100-as számú vasútvonal mentén helyezkedik el. A jó közlekedési kapcsolatok, illetve a két nagyváros közelsége határozza meg a település táji, természeti arculatát, hiszen a hazai viszonyokat figyelembe véve, viszonylag urbanizált környezetben fekszik.
A természetföldrajzi besorolását tekintve a Dél-Nyírség kistáj északi részéhez tartozik. A kistáj jellegéből adódóan Hajdúhadház területének nagy részét homoktalaj borítja. Hajdúhadház legfontosabb természeti értékének a magas arányú erdős területek, valamint a város két Natura 2000-es területe tekinthető. A település síkvidéken található, alapvetően mező- és erdőgazdasági művelés alatt álló területekkel meghatározott környezetben helyezkedik el, erdősültsége országos viszonylatban is magas.
A település zöldfelületi ellátottságának mennyiségi mutatói kedvezőek, a közterek és parkok előfordulása elsősorban a városközponti területekre jellemző.