Atami nằm ở góc phía đông của quận Shizuoka ở phía bắc bán đảo Izu. Thành phố nằm trên sườn dốc của một ngọn núi lửa bị ngập nước một phần nằm trên bờ vịnh Sagami. Cái tên "Atami" có nghĩa là "đại dương nóng", một tham chiếu đến suối nước nóng Onsen nổi tiếng của thành phố. Ranh giới thành phố bao gồm hòn đảo ngoài khơi Hatsushima. Hầu hết Atami nằm trong vườn quốc gia Fuji-Hakone-Izu. Được làm nóng bởi dòng hải lưu Kuroshio ngoài khơi, khu vực này được biết đến với khí hậu biển vừa phải với mùa hè nóng, ẩm ướt, và mùa đông ngắn.