Die Gemeinde Willingen liegt im Nordwesten Hessens und im Nordostteil des Rothaargebirges. Zugleich bildet sie die südwestliche Grenze der Region Upland. Willingen liegt etwa 60 km westlich von Kassel.

Der Westen des Gemeindegebiets mit der Kernortschaft Willingen liegt im Nordostausläufer des Rothaargebirges. Hier entspringen Hoppecke und Itter. Die Quellen liegen etwa 400 m auseinander, umgeben von Langenberg 843,1 m an der Grenze zu Nordrhein-Westfalen, Mittelsberg 801 m, Hegekopf842,9 m, Mühlenkopf 825 m und Ettelsberg 837,7 m. In Gebiet des Langenberges liegt mit über 843 m ü. NN der höchste Punkt des Gemeindegebiets, wobei der Gipfelpunkt etwa 10 m von der Gemeindegrenze entfernt auf dem Gebiet Nordrhein-Westfalens liegt.