Pod względem administracyjnym gmina Żelechów leży w województwie mazowieckim, powiecie garwolińskim – położona jest przy wschodniej granicy województwa. Pod względem fizyczno-geograficznym rozciąga się na Wysoczyźnie Żelechowskiej, będącej częścią Niziny Południowopodlaskiej. Jest to pofalowany teren, ukształtowany przez procesy okresu zlodowaceń, pokryty w większości polami uprawnymi, rzadziej lasami. Najniżej położone obszary występują w północno-wschodniej części gminy (162 m n.p.m.). W okolicach wsi Kotłówka wysokość bezwzględna dochodzi do 195 m n.p.m. Zgodnie z regionalizacją klimatyczną Polski gmina znajduje się w granicach mazowiecko-podlaskiego regionu klimatycznego.

Gmina Żelechów położona jest w prawym dorzeczu środkowego biegu Wisły. Wodami odwadniającymi teren gminy są rzeki: Wilga i jej dopływy, Promnik z dopływami, dopływy rzeki Okrzejki. Przeważająca część obszaru gminy odwadniana jest przez Żelechówkę stanowiącą lewy dopływ Wilgi. Żelechówka wypływa z podmokłych łąk w południowej części gminy i płynie w kierunku północno-wschodnim do Żelechowa. Na północ od miasta do Żelechówki uchodzi Olszanka.

Gmina Żelechów ma charakter miejsko-wiejski. W jej skład wchodzi jedno miasto i 18 sołectw (Gąsiory, Gózdek, Huta Żelechowska, Janówek, Kalinów, Kotłówka, Łomnica, Nowy Goniwilk, Nowy Kębłów, Piastów, Sokolniki, Stary Goniwilk, Stary Kębłów, Stefanów, Władysławów I, Władysławów II, Wola Żelechowska, Zakrzówek). Graniczy od północy z gminą Miastków Kościelny (województwo mazowieckie), od północnego wschodu i wschodu z gminą Wola Mysłowska (województwo lubelskie), od południa z gminami Trojanów (województwo mazowieckie) i Kłoczew (województwo lubelskie), a od zachodu z gminami Sobolew i Górzno (województwo mazowieckie). Żelechów oddalony jest od Warszawy o 89 km, Garwolina o 24 km, Siedlec o 66 km, Lublina o 85 km.

Gmina posiada dobrze rozwiniętą sieć powiązań komunikacyjnych. Z Żelechowa rozchodzą się drogi w kierunku Garwolina, Stoczka Łukowskiego, Łukowa i Ryk. Przez miasto przebiega droga wojewódzka nr 807. Miejscowość położona jest w odległości 12 km od drogi krajowej nr 17.

Powierzchnia gminy wynosi 87 km². Miasto zajmuje 12 km², a obszar wiejski 75 km².