Opština Kotor Varoš se prostire od 10o42'16" do 17o15'22" istočne geografske dužine, te od 44o20'00" do 44o41'17" sjeverne geografske širine.

Po nodalno-funkcionalnoh regionalizaciji pripada Banjalučkoj regiji. Ima površinu od 560 km2. Na zapadu graniči sa opštinom Kneževo, na sjeveru sa opštinom Čelinac, na istoku sa opštinom Teslić i sa Travnikom na jugu. Fizičko-geografski opština pripada jednim dijelom obodu Panonskog basena, ali i dijelom planinsko-kotlinskoj cjelini prostora Republike Srpske koju čine i dijelovi niskih horst planina što se protežu južno od rijeke Save (Borja, Čemernica i dijelovi Vlašića). Ove planine razdvajaju Unutrašnje od Središnjih Dinarida. Opštinu karakteriše geomorfološka raznovrsnost koja se u značajnoj mjeri odrazila na povezanost opštine sa geografskim cjelinama u okruženju. Najznačajnija saobraćajnica za opštinu je magistralni put M-4-2, koji povezuje Banja Luka sa Teslićem. Ovaj put opštinu Kotor Varoš uključuje u jedinstven sistem putne mreže na nivou Republike Srpske, Bosne i Hercegovine, ali i omogućuje vezanje za transferzalne evropske puteve E-661 koji prolazi kroz Banja Luku, kao i za E-73 koji prolazi kroz Doboj čime je ovaj prostor uključen u jedinstven sistem evropskih saobraćajnica. Važnu ulogu u saobraćajnom povezivanju ima i regionalni put R-413 koji povezuje opštinu Kotor Varoš sa Kneževom  i regionalni put Kotor Varoš-Obodnjik-Kruševo Brdo koji opštinu povezuje sa opštinom Travnik u Federaciji BH. Tu su i mnogobrojni lokalni putevi koji opštinu vezuju za mjesne zajednice ukupne dužine 410 km a koji su od posebnog interesa za povezivanje opštine i njeno integrisanje u širi regionalni prostor.Geopolitički položaj je specifičan zbog toga što je granica opštine jednim dijelom i međuentitetska granica.

Prostor opštine Kotor Varoš odlikuje se složenom geološko-tektonskom i morfološkom građom. Litološku osnovu čine stijene metamorfnog, sedimentnog i rjeđe magmatskog porijekla. U geohronološkom smislu najzastupljenije su stijene mezozojske i kenozojske ere. Tvorevine vulkanogeno-sedimentne formacije zahvataju dio sjevera i sjeveroistoka prostora opštine Kotor varoš. Vulkanogeno-sedimentne formacije izgrađuju ofiolitsku zonu kojoj pripadaju planina Borja i Uzlomac, kao i prostore sjeverno od Maslovara, sve do prevoja Borja, Uzlomac i dijelove naselja Šnjegotina koji pripadaju Kotor Varošu. Naslage karbonatnog razvoja jure i krede zauzimaju istočne, jugoistočne i južne dijelove opštine Kotor Varoš. Centralni dio teritorije opštine izgrađuju sedimenti neogenog basena Kotor Varoši koji se pruža u srednjem i donjem dijelu sliva rijek Vrbanje, između planina Borja i Uzlomac na sjeveru i planine Čemernice na jugu. Neogeni basen orijentisan je pravcem istok-zapad u dužini preko 30 kilometara sa najvećom širinom u gradskom području Kotor Varoši gdje širina iznosi i do 5 kilometara. Duž toka rijeke Vrbanje koji se pruža neogenim basenom, odnosno sa njene desne i lijeve dolinske strane rasprostranjene su velike količine aluvijalnog materijala kojeg je Vrbanja i njene pritoke akumulirala duž toka. Posebno se izdvajaju aluvijalni nanosi oko samog grada Kotor Varoši, gdje se na riječnim terasama razvio i sam grad Kotor Varoš. Na prostoru opštine su konstatovani oblici tektonskog, fluvio-denudacionog i kraškog reljefa te oblici nastali raspadanjem stijena. Ipak dominantnu ulogu u oblikovanju današnje morfologije prostora imali su pored tektonskih procesa i fluvio-denudacioni procesi kao najdominantniji faktor morfološke izgradnje. Na prostoru opštine moguće je izdvojiti nekoliko morfoloških cjelina koje su odraz geološko-tektonske i morfološke evolucije ovog prostora. Prva morfološka cjelina je istočni dio opštine odnosno prostor koji odgovara gornjem dijelu sliva rijeke Vrbanje. U ovom dijelu rijeka Vrbanja je usjekla svoju dolinu u krečnjačku površ dinarskog pravca pružanja nagnutu od jugoistoka ka sjeverozapadu. Prvobitna krečnjačka površ raščlanjena je tokom geološke prošlosti djelovanjem fluvio-denudacionih procesa koji su pored izgrađenog dolinskog sistema rijeke Vrbanje ostavili tragove u vidu fluvio-denudacionih zaravni sa lijeve i desne dolinske strane Vrbanje (Šepirice, Tovarnica, Riječice, Jasen, Kruševo brdo). Između fluvio-denudacionih zaravni rijeka Vrbanja usjekla je svoju riječnu dolinu koja je u ovom dijelu njenog dolinskog sistema ima najčešće klisurast karakter. Drugu morfološku cjelinu predstavlja Kotorvaroška kotlina, dio neogenog basena koji se pruža od Maslovara do Karanovca na sjeverozapadu, ali na prostoru opštine zauzima samo centralni dio teritorije. Sa sjeveroistočne strane ova je morfološka cjelina ograničena planinom Uzlomac i Bjeljevinom, sa jugozapada obroncima Čemernice, Tisavca i Osmače. Treću morfološku cjelinu predstavlja obod Kotorvaroške kotline, njega čine obronci planina koje uokviruju neogeni basen, odnosno zapadni obronci planine Uzlomac i Borja, istočni obronci planine Čemernica, Tisovac i dijelom istočni obronci planine Bjeljevina. Morfološkom analizom je utvrđeno da ova morfološka cjelina predstavlja ostatke jedinstvene prvobitne krečnjačke površi, raščlanjene tokom geološke istorije  fluvio-denudacionim procesima koji su duž nje ostavili zaravnjene fragmente kao posljedica geološke otpornosti pojedinih litoloških članova koji je izgrađuju. Posebnu pažnju zaslužuje dolinski sistem rijeke Vrbanje koji je ovom prostoru dao poseban fizionomski pečat. Kompozitnu dolinu Vrbanje čine klisure i kotline, klisura iznad Kotorvaroške kotline i klisura ispod nje, te Kotorvaroška i Banjalučka kotlina. Izvorišna čelenka rijeke Vrbanje obrazovala se na fluvio-denudacionoj zaravni Riječice, gdje vode pet vrela obrazuju stalni vodeni tok. Izvorišna čelenka nalazi se na 1400 metara apsolutne visine, dolinske strane u ovom dijelu dolinskog sistema odlikuje klisurast karakter jer je korito usijecano u krečnjačku osnovu jurske starosti, koja je dodatno tektonski i erozivno raščlanjena. Važno mjesto zauzimaju i brojna erozivna proširenja na kojima su najčešće i obrazovana veća naselja opštine Kotor Varoš.

Na klimu opštine najviše utiče fizičko-geografski položaj ali ne treba zanemariti ni ostale klimatske faktore. Prostor opštine pripada termičkom režimu umjereno-kontinentalne klime sa najnižim temperaturama u januaru a najvišim u avgustu. Sjeverni i sjeveroistočni dio opštine ima drugačiji termički režim zbog uticaja reljefa tj. povećanja nadmorske visine. Ove razlike su najizraženije u mjesecu maju. Prosječna godišnja količina padavina je 1183 mm vodenog taloga po metru kvadratnom , sa najmanjim količinama padavina u toku avgusta i najvećim u toku mjeseca juna. Najveća relativna vlažnost je u zimskim i jesenjim mjesecima.Oblačnost je najizraženija tokom decembra. Na prostoru opštine dominiraju vjetrovi istočnog i sjeveroistočnog kvadranta.