San Pedro de Atacama está localizada na II Región do Chile, no deserto mais árido do mundo, o deserto de Atacama. A capital arqueológica do Chile encontra-se especificamente na depressão pré-altiplânica a 2.438 metros acima do nível do mar, na desembocadura do rio San Pedro (o maior rio que chega ao Salar de Atacama). Esta bacia faz limite a oeste com a Cordilheira de Domeyko e a leste com a cordilheira pré-altiplânica dos Andes ou Puna de Atacama.