Karaburun’un İzmir il merkezine uzaklığı 106 km’dir. Yüzölçümü 421 km2’dir. İlçenin güneyinde Urla ilçesi; batısında, kuzeyinde ve doğusunda Ege Denizi bulunmaktadır. Merkezi aynı adlı yarımadanın kuzeydoğusundadır. İç denize bakan tarafının karşı kıyısında Foça, Küçükbahçe tarafında Çeşme ilçeleri yer alır.
Karaburun ilçe merkezi Kaza, İskele, Burgaz Arkası ve Bodrum olarak 4 ana kısıma ayrılmıştır. İskele kazanın balıkçı barınağının bulunduğu yerdir. Aynı zamanda da akşamları insanların yürüyüş yaptığı kordon boyudur. Dalış merkezleri ve balık lokantaları bulunur. Burgaz arkası daha çok yazlık evlerin olduğu kesimdir. Bodrum ise ilçenin en işlek plajının bulunduğu kısımdır.
Karaburun’da İskele’nin önünde Büyük Ada ve Burgaz Arkasına bakan Küçük Ada bulunmaktadır. İskelenin ilerisinde Karaburun Yelken Kulübü vardır.
Yaz aylarında öğleden sonra başlayıp hava kararıncaya kadar her gün düzenli esen imbat rüzgarına sahiptir.
