Castiglione della Pescaia si estende su una pianura costiera a soli 4 metri sul livello del mare, lambita dal Mar Tirreno a 3 km di distanza. Il territorio si innalza dolcemente verso l'interno, dove si trovano il Poggio Ballone (632 m) e il Poggio Salsicaia (152 m), con sorgenti come la Fonte Trogolini e la Fonte del Capitano. Con una superficie di 209,3 km² e una densità di 34 ab/km², il comune unisce il fascino marino a quello collinare, con 52 sentieri escursionistici censiti.
L'economia locale si basa su turismo e agricoltura: il reddito medio annuo è di 26.938 €, mentre il prezzo degli immobili si attesta a 3.789 €/m².
Il clima è temperato, con una media di 17,3 °C e 654 mm di precipitazioni annue. Il patrimonio culturale conta 113 monumenti e 5 musei, mentre la Bandiera Blu certifica la qualità delle acque. L'indice di vecchiaia elevato (408) e il saldo naturale negativo (-75) delineano una comunità stabile ma anziana.