Halkapınar, İç Anadolu Bölgesi’nin güneydoğusunda, Konya ilinin en doğu köşesiyle en uzak ilçelerinden biridir. İlçe, Toroslar’ın kuzey eteklerinde yer almakta olup, sınırları dahilinde İvriz Çayı ve Delimahmutlu Deresi bulunmaktadır. Her iki çay, 1985 yılında hizmete giren İvriz Barajı’na akmaktadır. İlçenin yüksekliği yaklaşık 1100 m’dir. Delimahmutlu Çayı’nın kıyısında veya yakınında 12 köy bulunmaktadır. İvriz çayının doğduğu yerde Aydınkent (İvriz) mahallesi yer almaktadır.
İlçe; 37,1 ile 37,6 derece kuzey enlemi ve 34 ile 34,5 derece doğu boylamı arasında yer almakta olup, yüzölçümü 362 km²’dir. Kuzeyinde Ereğli, doğusunda Ulukışla, güneyinde İçel, batısında ise Ayrancı ile Ereğli ilçesi bulunmaktadır. Halkapınar, ilçenin güney kısmında yer alarak Toros Dağları’nın bir parçası olan Bolkar Dağları ile kuzeydeki Bolkar Dağları’nın uzantısı olan Güney Dağı arasında konumlanmıştır ve doğusunda Aydos sırtındaki yüksek bir yer olan Saybaşı ile birleşmektedir. Bu üçgenin içindeki vadi boyunca akan Delimahmutlu Deresi, ilçenin ve 10 mahallenin sulama ihtiyacını karşılar.
Yaz aylarında genellikle sıcak ve kurak, kış aylarında ise soğuk olan iklim, İç Anadolu’nun tipik karasal iklimi ile Akdeniz iklimi arasında geçiş iklimi olarak kendini gösterir. Yaz aylarında ortalama sıcaklık +25 °C ile +30 °C arasında, kış aylarında ise -5 ile +5 °C arasında değişiklik göstermektedir. İlçe karayolu ile 17 km uzaklıkta bulunan Ereğli ilçesine aittir. Diğer şehirlerle kara yolu bağlantısı bu hat aracılığıyla sağlanmaktadır. Deniz ve hava yolları bulunmamaktadır.
İlçeye 3 km uzaklıktaki Yayıklı mahallesi ile 6 km mesafedeki Karayusuflu ve bu yol güzergâhında bulunan Büyükdoğan mahallesinin yolları asfalt döşelidir. Diğer 12 mahalledeki yollar taş kaplamadır. Ulaşım sağlanamayan köy yoktur. Kış mevsiminde buzlu ve çok karlı hava koşullarında Yassıkaya, Delimahmutlu, Osmanköseli, Kayasaray ve kısmen Eskihisar köylerine giden yollar kapanmaktadır.