Община Твърдица се намира в Югоизточна България и е една от съставните общини на Област Сливен.
Общината е заема западната част на Област Сливен. С площта си от 442,496 km2 е най-малката сред 4-те общините на областта, което съставлява 12,48% от територията на областта. Границите ѝ са следните:
Релефът на общината е разнообразен – равнинен и ниско хълмист в южната ѝ част, средно планински в северната. Територията и заема части от три физикогеографски области на България – Средна Стара планина, Твърдишката котловина и Средна гора.
Южно от Елено-Твърдишката планина се простира обширната (287 km2) Твърдишка котловина, чиято западна част е по-висока (250 – 300 m н.в.) и се нарича Твърдишко поле, а източната – по-ниска (200 – 250 m н.в.) – Шивачевско поле. В него югоизточно от село Близнец, в коритото на река Тунджа се намира най-ниската точка на община Твърдица – 191 m н.в.
Южно от Твърдишката котловина се простират части от Сърнена Средна гора, като наа юг от Межденишкия пролом на река Тунджа в землището на село Сърцево попада съвсем малка част от планината с максимална височина 447,9 m, разположена югозападно от селото. Между Межденишкия пролом на Тунджа на юг и Твърдишката котловина на север се издигат два ниски рида, които орографски са свързани със Сърнена Средна гора. На запад е рида Межденик (връх Тилилееца 604,2 m), от който в пределите на община Твърдица попадат северните му склонове. На изток от него се намира по ниския Шивачевски рид (583,3 m, северно от село Близнец), който изцяло се намира на територията на общината.
В крайната югозападна и югоизточна част община Твърдица преминава участък от средното течение на река Тунджа (ляв приток на Марица). В тази си част реката тече през дългия 45 km Межденишкия пролом, в най-тясната част на който е изграден големия язовир Жребчево, като на територията на община Твърдица попада малък участък от горната му част. Втора по значение река в общината е Беленска река (ляв приток на Тунджа). Тя води началото си от община Сливен и източно от село Жълт бряг навлиза в община Твърдица. Тече на запад-югозапад, а след това на юг в дълбока и залесена долина. Северно от гара Чумерна навлиза в най-източната част на Твърдишката котловина (Шивачевското поле), преминава през Шивачевския пролом, отново навлиза в община Сливен и югоизточно от село Бинкос се влива в Тунджа. Южно от гара Чумерна Беленска река получава отдясно най-големия си приток река Блягорница (25 km), която изцяло протича през община Твърдица. Тя води началото си от подножието на връх Здравец в Елено-Твърдишката планина и тече на юг в дълбока и силно залесена долина. Източно от град Твърдица навлиза в Твърдишката котловина, където водите ѝ се отклоняват в множество напоителни канали. Северно от село Оризари завива на изток, пресича по цялото протежение Шивачевското поле и южно от гара Чумерна се влива в Беленска река. По̀ на запад, през град Твърдица и западната част на котловината протича Твърдишка река, която се влива в язовир Жребчево, в близост до „удавеното“ село Запалня.
На територията на община Твърдица освен големия язовир Жребчево има изградени още няколко микроязовира, водите на които също се използват основно за напояване на обширните обработваеми земи в котловината. По-големи от тях са: „Твърдица“, „Метракук“, „Оризари“ и др.
