Die Gemeinde Kirchhundem liegt im Südosten des Kreises Olpe im Südsauerland und ist verwaltungsrechtlich dem Regierungsbezirk Arnsberg und dem Land NRW unterstellt.
Mit einer Gesamtfläche von 147,8 qkm stellt sie die flächengrößte Gemeinde des Kreises dar. Die flächenhafte Ausdehnung beträgt 12 km in Nord-Süd-Richtung und 22 km von Ost nach West.
Die bestehenden Gemeindegrenzen sind im Zuge der kommunalen Neugliederung im Jahre 1969 weitgehend in Anlehnung an die natürlichen Grenzlinien festgelegt worden.
So besteht im Süden und Westen eine gemeinsame Grenzlinie mit den Kreisgrenzen des Kreises Olpe bzw. Siegen-Wittgenstein.
Im Norden grenzt die Gemeinde Kirchhundem an die Stadt Lennestadt, im Osten an die Stadt Olpe.
Geologisch wird die Gemeinde Kirchhundem dem Rechtsrheinischen Schiefergebirge zugeordnet. Eine bewegte Oberflächengestalt und der vielfältige Wechsel von Wald, Grünland, Acker und Wasserläufen stellen dabei typische Merkmale einer Mittelgebirgslandschaft dar.
Von West nach Ost ist ein Anstieg der Gebirgszüge im Gemeindegebiet zu erkennen. Die besondere Charakteristik des Reliefs kommt zudem durch den Höhenunterschied von 452 m zum Ausdruck, zwischen der höchsten Erhebung ‚Hohe Hessel‘, mit 743 m über NN, und dem niedrigsten Punkt nordwestlich des Ortes Kirchhundem mit 291 m ü. NN.
Diese geologischen Strukturen prägen zwangsläufig sowohl Siedlungsgefüge, Verkehrsnetz als auch Wirtschaftsräume der Gemeinde, die sich vorwiegend am Verlauf der Täler orientieren müssen. Haupttäler stellen dabei das Rahrbach-/Olpebachtal und das Hundembachtal dar. An diesen sind die Nebentäler Flape-, Heinsberger- und Silberbachtal ausgerichtet.
Die Region steht unter atlantischem Einfluss und ist daher insbesondere durch westliche Windströmungen geprägt. Diese führen vorwiegend feuchte Luftmassen heran, was sich in hohen Niederschlagswerten und verhältnismäßig niedrigen Temperaturen ausdrückt.
Die Klimadaten können jedoch je nach Höhenlage und Exposition stark variieren. Die jährlichen Niederschlagsmengen schwanken daher im Jahresmittel zwischen 900 und 1300 mm, während die durchschnittlichen Jahrestemperaturen zwischen 6 und 8°C liegen.