Comune di Malborghetto-Valbruna è posto baricentricamente nella Val Canale e si estende su una superficie complessiva di 119,82 kmq. Confina ad est con il Comune di Tarvisio, a sud con i Comuni di Dogna e Chiusaforte, ad ovest con il Comune di Pontebba e a nord con l'Austria. É compreso tra le Alpi Carniche a nord, in cui la vetta più alta è rappresentata dal M. Ojsternig (m 2052) e le Alpi Giulie a sud, in cui svettano lo Jof di Montasio (m 2753) e lo Jof Fuart (m 2666).

Il corso d'acqua principale che attraversa il territorio è il fiume Fella, che versa le sue acque nel Tagliamento; diversi torrenti poi sono tributari del Fella, tra cui ricordiamo in destra orografica il torrente Uque, il torrente Malborghetto, il rio Bianco ed in sinistra il torrente Saisera, Granuda grande e piccolo, il torrente Rank (ricco di acque ferruginose) ed il Rio Zolfo (ricco di acquee sulfuree) che scorre a Bagni di Lusnizza. Le formazioni geologiche presenti sul territorio sono tra le più antiche delle Alpi ed in particolare "le rocce affioranti della Val Uqua (formazione di Uqua del Caradoviciano) sono siltiti ocracee risalenti a circa 450 milioni di anni fa". Ricche a questo proposito sono anche le presenze di fossili, dai brachiopodi, alle trilobiti ed ai frammenti di cistoidi. Il territorio è noto fin dai secoli passati anche per la presenza di giacimenti di ferro e manganese sul M. Cocco ad Ugovizza, utilizzati per un certo periodo fino alla Seconda Guerra mondiale.

Il clima del territorio è di tipo continentale. L'esposizione però dei versanti influenza notevolmente il microclima, con differenze anche notevoli tra la parte a settentrione e quella a meridione.

Il Comune è suddiviso in cinque frazioni: Malborghetto capoluogo con la borgata di Cucco, quindi Ugovizza, Valbruna, S. Caterina e Bagni di Lusnizza. Come tutta la Val Canale, è abbondantemente collegato attraverso sia una buona rete stradale che ferroviaria. La strada statale n. 13 che collega Venezia con Tarvisio, quindi l'Autostrada A23, la nuova ferrovia Pontebbana, che è stata potenziata nel 1999 con il raddoppio della tratta Udine - Tarvisio.

Il territorio è inserito all'interno della Foresta di Tarvisio, di proprietà del FEC, zona di interesse naturalistico per la presenza di una ricca flora e fauna alpina. All'interno del territorio comunale ricordiamo le Riserve naturali biogenetiche di Cucco e Rio Bianco, istituite ancora nel 1975, due siti di importanza comunitaria (SIC) - zona dello Jof di Montasio e Vallone di Malborghetto e Rio Bianco -, nonché a livello regionale un ambito di tutela ambientale nella zona dell'Ojsternig.