Das Stadtgebiet gliedert sich in das Stadtzentrum und die beiden Stadtteile Scheuren und Heister, Nord und Süd. südöstlich der B 42. Zu Unkel gehören auch die Wohnquartiere Gut Hohenunkel und Gut Haanhof (beide an der Rheinterrasse bei Bruchhausen) sowie Burg Wilzelt und Stuckhöhe. Unkel liegt am östlichen Rheinufer, etwa 5 km südlich von Bad Honnef (oberrheinisch) und nördlich (unterrheinisch) von Linz am Rhein. Unkelbach Remagen liegt in einem Tal jenseits des Rheins. Die Stadt gehört zum äußeren Einzugsgebiet der Bundesstadt Bonn.

Der südliche Teil des Unkeltals mit der Altstadt ist geografisch noch auf die mehrere Kilometer breite Verlängerung des Linz-Henningtals und die nördlich beginnende Verlängerung des Honnefer Tals zurückzuführen. Der zentrale Teil des Stadtgebiets erstreckt sich im Bereich Bruchhausen bis zu den weitläufigen Terrassen von Linz und das unbesiedelte Gebiet im Nordosten ist ein 300-500 m breiter Streifen des Rheinwesterwaldkamms angrenzend an das Siebengebirge im Süden. Hierhin reicht das Stadtgebiet mit Asberg (430,2 m ü. M.). NN) sein höchster Punkt, der tiefste Punkt liegt am Rheinufer.