Градът е обгърнат с живописна природа. На запад, непосредствено над крайните квартали, се издигат стръмни склонове на Пирин, а на изток се простира полето, чийто източен край опира до най-западните полегати възвишения на Родопите. Околните хълмове и ридове са обрасли с разнообразна растителност (широколистни и иглолистни гори, храстови и тревни видове). С голямо разнообразие се характеризира и местната фауна, сред която се срещат някои редки и защитени видове.
В геоложко отношение Гоце Делчев лежи върху т.нар. Гоцеделчевски въглищен басейн със залежи от лиглитни въглища (в 14 въглищни пласта и около 4,6 млн.т. запаси). Те се добиват в мина „Канина“ над с. Огняново.
