Medebach liegt im südöstlichen Teil des Hochsauerlandkreises in Nordrhein-Westfalen. Die Stadt befindet sich in einer weiten, leicht hügeligen Landschaft, die als Medebacher Bucht bekannt ist. Durch die Lage im Regenschatten des Rothaargebirges gehört Medebach zu den sonnigsten Regionen des Sauerlands.
Umgeben von Wiesen, Feldern und ausgedehnten Naturflächen bietet Medebach eine ruhige, ländliche Umgebung. Die Stadt grenzt an Winterberg, Willingen, Korbach und Lichtenfels. Die Höhenlagen reichen von rund 400 bis über 800 Meter, was die Region besonders attraktiv für Natur- und Freizeitaktivitäten macht.