Cannes befindet sich an der Côte d'Azur, einem Küstenstreifen des Mittelmeers. Im Hinterland liegen nordöstlich die Ausläufer der Südalpen. Westlich der Stadt erstreckt sich das Esterel-Gebirge mit der Steilküste aus rotem Porphyr.

Cannes hat einen Bahnhof mit direkter TGV-Verbindung nach Paris (rund fünf Stunden); die Stadt ist über die Bahnstrecke Marseille–Ventimiglia und die Bahnstrecke Cannes–Grasse an das Bahnnetz der SNCF angeschlossen. Es sind somit unter anderem die Orte Antibes, Nizza und Monaco erreichbar. Die Strecke nach Ventimiglia führt direkt am Meer entlang.