Arraial do Cabo limita-se a norte com o município de Cabo Frio, a leste e a sul, com o Oceano Atlântico e a oeste, com o município de Araruama.

     O clima de Arraial do Cabo é tropical litorâneo, com muito vento que estabiliza as temperaturas, o município praticamente desconhece temperaturas muito elevadas ou muito baixas. No ano de 2007 a máxima absoluta foi de apenas 31,7°C (a menor de todo o estado) e a mínima de 12,9°C. Historicamente, o município tem máxima absoluta de 34°C e mínima de 10°C. Também chove bem pouco, com média pluviométrica anual de cerca de 800mm. A insolação (horas de sol) é uma das maiores do estado.

     O município é conhecido como a "capital do mergulho". As praias de águas transparente e areia muito branca tornam sua costa num dos locais brasileiros mais propícios para a pesca submarina e mergulho. A abundante fauna marinha é decorrente da ressurgência, um fenômeno oceanográfico que consiste na subida de águas profundas e ricas em nutrientes, para regiões menos profundas do oceano. As principais praias são: Praia dos Anjos (onde se localiza o Porto do Forno), Praia do Forno, Praia Grande, Prainha, As Prainhas do Atalaia, Praia da Ilha do Farol (eleita em 2000 a praia mais perfeita do Brasil pela Revista Veja), Praia grande, Praia do Monte Alto, entre outras.

     O município também conta com uma área preservada pelo IBAMA, a restinga de Massambaba (estreito pedaço de terra, banhado a sul pelo Oceano Atlântico e a Norte pela Lagoa de Araruama) onde são encontradas as mais exóticas orquídeas do mundo.