Название города появилось путём слияния двух слов: названия реки Стерли, протекающей через город, и башкирского слова «тамаҡ» (устье, горло), то есть в переводе название Стерлитамак означает «Устье реки Стерли»[4].

Город расположен на левом берегу реки Белой, в 121 км к югу от Уфы, немного южнее географического центра Башкирии. К востоку от города (примерно в 50 км) расположены Уральские горы, на западе начинается Восточно-Европейская равнина. В окрестностях Стерлитамака (в долине р. Белой) находятся шиханы (Юрак-тау, Куштау, Шахтау (срыта до основания), Тратау), являющиеся уникальными геологическими памятниками природы. В районе горы Куштау действуют детские оздоровительные лагеря, дом отдыха «Шиханы» с горнолыжным комплексом «Куштау», имеющий горнолыжные трассы, оборудованные подъёмниками. В 15 км от города расположен Стерлитамакский аэропорт. Примерно в 100 км от Стерлитамака находится международный аэропорт Уфа.