Das Gemeindegebiet liegt in einer Höhe von 450 bis 950 m über dem Meeresspiegel und erstreckt sich über die vier Täler der Schwarza im Westen über die Mettma und die Schlücht bis hin zur Steina im Osten (Ausdehnung Nord-Südrichtung max. 10 km, West-Ostrichtung max. 15 km). Die bis in das Grundgebirge eingetieften Täler durchziehen das Gebiet in Nord-Südrichtung und bewirken eine starke Zergliederung, die sich in den Unterschieden der Mentalität und in einer besonderen Eigenständigkeit der Ortsteile niederschlägt. Mit einer Gesamtfläche von 7.706 ha, davon 3.415 ha Waldfläche, zählt die Gemeinde Ühlingen-Birkendorf flächenmäßig zu den größten Gemeinden des Landkreises Waldshut.