San Marino ligger på skråningene av en fjellutløper som strekker seg østover fra Apenninene mot Adriaterhavet 15 km sørvest for Rimini. Det høyeste partiet i denne utløperen er Monte Titano (750 moh.), som består av tre topper, hver med sitt tårn. Fjellet er bygd opp av kalkstein og mergelskifer, og stuper mot sørvest nesten loddrett ned 300 moh., mot nordøst skråner terrenget jevnt i retning av slettelandet Romagna og Adriaterhavet. Gjennom området strømmer elvene Ausa og Marano, som faller ut i Adriaterhavet, og elven San Marino, som renner nordover og flyter sammen med Marecchia.