İlçe merkezinin konumu ise batısında Ege Denizi, güneyi Karadağ'ın eteği olan Kızılçukur ve Ali Petre bayırı, doğusu Uçar ve Katrancı Bayırı, kuzeyi de ov ile çevrilidir. Sınırları ise kuzeyden Madra Çayını izleyerek Kozak yükseltisine ve Kaplan Köyünün altındaki köprüye kadar uzanır. Büveler, Kemente ve Kartal Yaylarını içine alarak Geyikli Dağına ulaşır. Güneyden Kemikli Burnundan Bakırçay'ın ağzına ve Bakırçay boyunca Aşağıkırıklar Köyü yakınına kadar gelir. Batıdan Madra Çayı ağzından Dikili, Bademli ve Çandarlı, doğudan Aşağıkırıklar Köyü yakınından Soğancı ve Yenice Köyleri arasından Geyikli Dağına ulaşır.

İzmir'e 118 km, Ayvalık'a 42 km, Altınova'ya 25 km, Bergama'ya 29 km ve Kınık'a 42 km uzaklıktadır. Denizyolu olarak İzmir'e 66 mil, İstanbul'a 228 mil ve Midilli'ye 18 mil uzaklıktadır. İlçenin yüzölçümü 541 km²'dir. Rakımı 2 metredir. Hava sıcaklığı yıllık ortalama 16.4 derece olan Dikili'de tipik Akdeniz iklimi hüküm sürer. Uzun yıllar basınç ortalaması 1014,2 milibardir. Yıllık yağış ortalaması 630,7 mm, nispi nem %72 dir. Ege bölgesine özgü imbat rüzgarları Dikili'de hissedilir.

Dikili'ye bağlı 25 köy, ve 1 Kasaba bulunmaktadır. Yapılan son nüfus sayımına göre Dikili nüfusu 12.500'dür.