تقع مدينة بانياس على خليج صغير يُطِلُّ على البحر الأبيض المتوسط، على ارتفاعٍ يتراوح من 5 إلى 10 أمتارٍ عن مستوى سطح البحر.[37] ومنطقة بانياس هي أكبر المناطق في محافظة طرطوس مساحةً، حيث تبلغ مساحتها الإجمالية 720 كم2. وهي أكثر مناطق طرطوس غنى بالحياة النباتية،[38] إذ تكثر فيها الجبال التي تغطّيها الغابات المتوسطية من أشجار السنديان والخرنوب والغار والزيتون.[38][39] يحدُّ بانياس من جهة الغرب البحر الأبيض المتوسط، ومن الشمال محافظة اللاذقية، ومن الشرق سفوح جبال الساحل، ومن الجنوب منطقة الشيخ بدر.[38] تقع مدينة بانياس في السهل الساحلي السوري الخصب، إلا أنّها تقترب أيضاً من جهة الشرق من جبال الساحل، لذلك فإنّ السهول حولها تستمرّ بالضيق والاتساع بين الحين والآخر محصورة بين الجبال من جهة والبحر المتوسط من جهة أخرى،[4] ويبلغ عرض السهل عند نهر السن شمال المدينة ما لا يزيد عن الكيلومترين،[38] ثم ينقطع انقطاعاً تاماً عندها لتأتي مكانه تلال بركانية.[38][40]
يمرُّ بوسط المدينة نهر بانياس الساحلي الصغير البالغ طوله كيلومتراً واحداً الذي ينبع من منطقة رأس النبع ويصبُّ في البحر المتوسط،[41] ويقطعه في وسط المدينة جسر مشاةٍ قرب جامع الرحمن كانت توجد حوله فيما مضى بعض النواعير، إلا أنّها أزيلت فيما بعد. يوجد مجرى صرف صحيٍّ على جانب النهر، كما يوجد عدد من المطاعم والمحالّ.[42] كما يجري شمال المدينة نهر السن الشهير،[43] ويمرُّ بقربها نهر الجعم الموسميّ، الذي يجفّ في الصيف، وهو يجري قريباً من مدخلها الشماليّ.[44] وتقع جنوبها على طريق بانياس - طرطوس غابة صنوبر وسنديان قرب بلدة تالين.[39][45] من جهة أخرى، تقع على مسافة كيلومترين جنوب بانياس مغارة الباصية، وهي مغارة صغيرة لا يتجاوز حجمها حجم غرفة صغيرة،[46] وتمثّل المغارة مزاراً دينياً للسكان المحليين المسيحيّين الذين يأتون إليها للتبرك، إذ يُعتَقد أن مريم العذراء قد أتت إليها في إحدى الليالي بحثاً عن مكان للرّاحة.[47][48]