Пятигорск расположен на Минераловодской предгорной равнине (часть предгорий Большого Кавказа широко раскинулся на берегах реки Подкумок, по юго-западным, южным и северным склонам у подошвы горы Машук, на высоте 500—600 м над уровнем моря, а также южному подножью горы Бештау.

В черте города находятся гора Машук (993,7 м, с уставленной на ней 112-метровой телеретрансляционной вышкой, к которой ведёт канатная дорога) и её отроги — горы Горячая (557,9 м) и Казачка (633 м), а также горы Дубровка (690,6 м), Пикет (565,3 м), Пост (556 м) и др. (см. Машук; см. также Горячеводские курганы и Новопятигорский курган). Высочайшая точка в окрестностях города — вершина горы Бештау (1401,2 м). С высоты её пяти вершин открывается панорама курорта, видны почти все города-курорты, Эльбрус и горная цепь главного Кавказского хребта.