Vranje je grad smešten u kotlini koja pripada brdsko-planinskoj oblasti jugoistočne Srbije. Teritorija grada zauzima površinu od 860 km2, a prosečna nadmorska visina je 480m. Prirodne vrednosti grada i okoline jesu vrednosti reljefa, vode, klime i biogeografske vrednosti.

Od planina i planinskih vrhova izdvajaju se Besna Kobila (Besna Kobila 1922m i Patarica 1806m), Zladovska planina (Koćurica 1568m), Kukavica (Vlajna 1442m), Grot (1325m), Oblik (1310m), Kitka (1295m), Pljačkovica (1231m), Krstilovica (1154m) i Pržar (731m). Kroz teritoriju grada Vranja protiče reka Južna Morava, a manje reke su Banjštica, Korbevačka reka, Vrtogoška reka, Veternica, Koćurica, a u samom gradu su Vranjska i Sobinska reka. Na 8 km od grada nalazi se Aleksandrovačko jezero, a na 25 km od grada se nalazi Prvonečko jezero. Klima je umereno-kontinentalna izmenjeno mediteranska pogodna za uzgoj vinove loze i voća. Prosek padavina je 614mm, a prosečna godišnja temperatura je 10,8˚C. Klimatski uticaji sa juga prodiru dolinama Vardara i Pčinje, a sa severa dolinom Južne Morave. Bonitet flore i faune na teritoriji grada Vranja je izuzetan. Treba spomenuti područja pokrivena šumom i lekovitim biljem - Poljanički kraj, predeo u zahvatu planine Motina (Barelić sa okolnim selima), kao i Prvonečki kraj sa akumulacionim jezerom i branom Prvonek. Divlje životinje koje su zastupljene na teritoriji grada Vranja su divlje svinje, srne, zečevi, jarebice, tetrebi, fazani, lisice, vukovi, medvedi i tako dalje.

U blizini grada se nalaze dve izuzetne prirodne vrednosti: najtoplija banja u Srbiji – Vranjska Banja i planinska lepotica juga Srbije – Besna Kobila.