Il territorio comunale di Santa Fiora si estende per quasi 63 km² nell'area del Monte Amiata, sviluppandosi tra quote collinari e montuose. Confina a nord con il comune di Castel del Piano, a est con i comuni di Abbadia San Salvatore e Piancastagnaio in provincia di Siena, a sud-est con il comune di Castell'Azzara, a sud con il comune di Semproniano, a sud-ovest con il comune di Roccalbegna e a nord-ovest con il comune di Arcidosso.

Mura di Santa Fiora: antiche mura a difesa del borgo storico, ne rimangono oggi alcune tracce. L'accesso al centro fortificato avviene da due porte, la porta di San Michele, o di Borgo, ad arco a sesto ribassato con estradosso a sesto acuto, presso piazza Sant'Agostino, e la porta delle Scalette, detta anche la Porticciola, che collega il Castello con il Borgo. Nel lato di piazza Garibaldi dove oggi sorge il ponte, era situata la porta del Cassero, distrutta nel XIX secolo, mentre lungo l'odierna via delle Mura si apriva la porta di San Giovanni, così chiamata perché dava verso l'omonima pieve, oggi scomparsa, posta fuori dalla cinta muraria. Nei pressi del convento delle Clarisse era situata anche la porta dei Gobbacci, poi inglobata nella struttura conventuale.