Il comune copre l’intera isola di Pantelleria che è estesa più di 80 km² (4 volte circa l’isola di Lampedusa) e si trova a 110 km a sud ovest della Sicilia e 70 a est nord est della Tunisia, la cui costa, al pari di quella siciliana, è talvolta visibile ad occhio nudo. Il suo territorio è di origine vulcanica. L’ultima eruzione è avvenuta, nel 1891, sul pendio nord-occidentale, nella parte sommersa. Sono tuttora presenti molti fenomeni di vulcanesimo secondario, prevalentemente acque calde e soffioni di vapore.L’isola raggiunge un’altitudine di 836 m sul livello del mare con la Montagna Grande.

Il porto dell’isola permette il collegamento regolare con i porti di Trapani e Mazara del Vallo. Pantelleria è dotata di un aeroporto ed è collegata all’Italia continentale con voli di linea.