Партенит расположен в центральной части Южного берега Крыма, в удобной пологой долине, площадь посёлка 434 гектара. С юго-запада Партенитская долина ограничена склонами Аю-Дага, с северо-востока — высоким залесенным хребтом, спускающимся с Главной гряды Крымских гор и заканчивающийся у моря горой Тепелер и скалой Кале-Поти, с востока и юго-востока — Чёрным морем. У восточного края долины протекает речка Аян-Узень, у западного — Токата. Обе берут начало на Бабуган-Яйле и впадают в море на территории санатория «Крым», высота центра посёлка над уровнем моря — 90 м.