Velingrad liegt im westlichen Teil des Tschepino Talkessels, nahe bei der Grenze zwischen Rhodopi- und Rila Gebirge. Pazardschik ist 49km nordöstlich von Velingrad entfernt und Plovdiv 85km. Die Entfernung zwischen Sofia und dem Kurort beträgt 133km. 31km nördlich liegt der Bahnhof Septemvri – von Septemvri beginnt das Schmalspurbahngleis nach Velingrad. Ein Eisenbahngleis und eine Landstraße verbinden den Kurort im Norden mit Septembvi und Pazardschik, im Osten mit Rakitovo, Batak, Pestera und Dospat, im Westen durch die Pässe Yundola und Kurtovo mit der hochgebirgigen, olimpischen Sportanlage ”Druzhba”, sowie mit den Städten Yundola und Yakoruda, und im Süden mit Sarnica. Wanderwege mit einer gut sichtbaren Markierung  führen zu zahlreichen  historischen Denkmäler und Natursehenswürdigkeiten, wo sich man ausruhen kann. 

Mineralquellen
Die Gemeinde Velingrad ist aüßerst reich an Mineralquellen, die für die Behandlung zahlreicher Krankheiten geeignet sind.  Velingrad  steht auf dem ersten Paltz in Bulgarien in Bezug auf die Fülle und die Vielfalt an Mineralwässer. Es gibt 80 Mineralquellen, die mit einer gemeinsamen Wasserergiebigkeit von 170 Liter pro Sekunde sind. In Velingrad wurden 7 Kliniken für balneologischen Behandlung aufgebaut.

Die balneologosche Station der Kurortpoliklinik bietet zum Benutzen die Mineralwässer aus den Termalquellen der Stadtteile Ladjene, Kamenitza und Chepin an.