Město Pontarlier se nachází na západě regionu Bourgogne-Franche-Comté, v jihozápadní části departementu Doubs.
Obec Pontarlier má rozlohu 41,4 km2 (16,0 km²). Město leží na náhorní plošině a jeho průměrná nadmořská výška je 1 066 m; v místě radnice je nadmořská výška 840 m (2 760 m).
Městem protéká řeka Doubs.
| Vzdálenost od Pontarlier do dalších měst |
| Besançon | Paris | Bordeaux | Toulouse | Montpellier | Lyon | Nantes |
| 58 km (36 mil) | 466 km (290 mil) | 781 km (485 mil) | 769 km (478 mil) | 530 km | 232 km (144 mil) | 791 km (492 mil) |
| Pontarlier a sousední obce |
|  |
Město Pontarlier je obklopeno obcemi:
Místa sousedící s Pontarlier |
| Dommartin | Doubs, Arçon | Maisons-du-Bois-Lièvremont, Les Alliés | | Houtaud | Pontarlier | Les Verrières (kanton Neuchâtel) (Švýcarsko) | | Granges-Narboz | La Cluse-et-Mijoux | Verrières-de-Joux | |
Klima
Typ klimatu podle Köppenovy klasifikace pro Pontarlier je "oceánské klima" (známé také jako přímořské mírné klima) a patří k podtypu Cfb.