南は相模湾に面した遠浅の海で、小漁港と砂浜になっている。町の東西を東海道が貫通し、町域を南北に二分している。北東部には高麗山、北西部には鷹取山という小丘陵があり、大磯丘陵（大磯地塊）とよばれる。町域面積の6割を占める丘陵地帯は西へ続き、小田原市にまで至る。大磯丘陵の南東部には大磯層がある。河川は西部の葛川水系のものと、高麗山の麓から流れる血洗川が相模湾に注いでいる。1960年代以降、道路網の整備が進み、国道1号（東海道）などのバイパスとして小田原厚木道路、西湘バイパスが建設され、それぞれ町の北部と南部を横断している。