Petit-Bourg est situé à l'est de l'île de la Basse-Terre au bord du Petit Cul-de-sac marin de la Guadeloupe, dans une zone initialement de mangrove, est, avec ses la plus grande commune en superficie de la Guadeloupe. La commune s'étend dans la montagne jusqu'aux crêtes du massif volcanique de la Basse-Terre.