Hemsbach liegt an der Bergstraße im Nordwesten von Baden-Württemberg und gehört im Regierungsbezirk Karlsruhe dem Rhein-Neckar-Kreis an.
Die Gemarkung erstreckt sich von den westlichen Hängen des Odenwaldes bis in die Oberrheinische Tiefebene hinein und umfasst eine Fläche von ca. 1.286 ha. Die westliche und die östliche Gemarkungsgrenze bildet gleichzeitig die Landesgrenze zu Hessen.
Im Westen schließen sich an die Wohnbebauung landwirtschaftlich genutzte Flächen bis an die Gemarkungsgrenze an. Im Osten wird an den warmen und sonnigen Hängen Weinbau betrieben. Ihm verdankt Hemsbach das Prädikat „Weinort“. Daneben werden viele Flächen für Kleinlandwirtschaft und Gartenbau genutzt.
Bunt gestreut finden sich viele Obstanlagen, die die Region Bergstraße schließlich berühmt und beliebt gemacht hat. Schon im zeitigen Frühjahr beginnt die herrliche Baumblüte, die alljährlich viele Besucher an die Bergstraße und schließlich auch nach Hemsbach zieht. Sehr schön sind auch die ausgedehnten Mischwälder, die neben dem hohen Erholungswert auch einen forstwirtschaftlichen Nutzen bringen.
Die Oberrheinische Tiefebene mit ihrem subtropischen Klima lässt die Winter meist mild ausfallen, lang anhaltende strenge Frostperioden gibt es kaum. Zusammen mit der für die Rheinebene typisch hohen Luftfeuchtigkeit steigen die Temperaturen im Sommer weit über dem Bundesdurchschnitt .
