A cidade de Ubatuba está localizada no litoral norte do Estado de São Paulo, distante 250 km da capital. Limita-se ao norte com Paraty (Rio de Janeiro), ao sul com Caraguatatuba, a oeste com Cunha, São Luiz do Paraitinga e Natividade da Serra e a leste com o Oceano Atlântico, achando-se na latitude 23°26'21,45". A cidade é cortada pelo Trópico de Capricórnio, que atravessa a cidade, passando em frente à pista do aeroporto local.
Ubatuba é cercada pela Serra do Mar e sua exuberante Mata Atlântica. Quase oitenta por cento do território da cidade de Ubatuba consiste em áreas de preservação. O Parque Estadual da Serra do Mar, criado para proteger e preservar a mata atlântica, tem três núcleos dentro de Ubatuba: Cunha-Indaiá, Santa Virgínia e Picinguaba. Além disso, a cidade possui uma sede do Projeto TAMAR, destinada à conservação das espécies de tartarugas-marinhas do litoral brasileiro.