Kanepi vald paikneb Otepää kõrgustiku idaosas, Põlva maakonna lääneosas, piirnedes põhjas Valgjärve ja Kõlleste vallaga, idas Põlva ja Laheda vallaga, lõunas Urvaste ja Sõmerpalu vallaga, läänes Otepää vallaga.
Territooriumi suurus 231,5 km². Halduskeskus paikneb Kanepi alevikus, mis asub Tartu-Võru maantee ääres, Põlvasse, Otepääle ja Antslasse suunduvate teede ristmikul.