Orașul Broșteni este amplasat în partea de sud-est a bazinului Dornelor, pe cursul mijlociu al râului Bistrița și este împrejmuit de munții Bistriței și munții Stănișoara. 

Orașul este poziționat în sud-vestul județului Suceava, la granița cu județele Neamț și Harghita, având următoarele coordonate geografice: 47 14’ 20″ latitudine nordică și 23 21’10″ latitudine estică.

Localitatea se învecinează la nord cu comunele Crucea și Ostra din județul Suceava, la sud comuna Bilbor din județul Harghita, la est comuna Borca din județul Neamț iar la vest comuna Panaci din județul Suceava.

Broșteni este cel mai izolat oraș din județul Suceava și se afla în aria de influență urbană a municipiului Vatra Dornei, situat la o distanță de 52 km. 

Teritoriul orașului se întinde pe o suprafață de peste 420 km² și este format din localitățile componente Broșteni (reședință), Hăleasa, Lungeni și Neagra, și din satele Cotârgași, Dârmoxa, Frasin, Holda, Holdița și Pietroasa. Orașul are un număr de 6.830 de locuitori. 

Broșteni este o localitate tipică de munte, elementele urbane simțindu-se doar în centrul localității, datorită complexului de blocuri de locuințe construite pentru personalul angajat în fostele mine din zonă. Dispunerea zonelor intravilane este una foarte răsfirată, specifică așezărilor de munte.

Descoperirile arheologice, precum și documentele istorice atestă existența unor populații vechi în bazinul Bistriței, încă din epoca paleolitică.

Localitatea Broșteni a făcut parte din Braniștea Voronețului din 1488 până în 1807. Aceasta moșie a fost dăruita de domnitorul Ștefan cel Mare Mănăstirii Voroneț, care a stăpânit-o în vechile hotare până când aceasta a fost anexată Imperiului Habsburgic în 1775.

După intrarea Broșteniului în stăpânirea Casei Regale, au fost construite căi rutiere județene și naționale spre aceste așezări și s-a dezvoltat mineritul. În anul 2004 comuna Broșteni a fost ridicată la rangul de oraș.

Relieful predominant al localității îl constituie munții, ce acoperă 85% din teritoriu, 12% fiind zona de deal și doar 3% teren arabil. Altitudinea variază între 650 m în Broșteni și 1.700 m limita superioară împădurită, altitudinea cea mai frecvent întâlnită fiind de 900 m. Clima este aspră, cu ierni lungi și geroase și veri scurte și răcoroase.