Thị xã Hương Trà là một trong chín huyện, thị, thành của tỉnh Thừa Thiên Huế; có toạ độ địa lý từ 16,31 đến 16,51 độ vĩ bắc, 107,27 đến 107,45 độ kinh đông, trung tâm thị xã Hương Trà cách thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế khoảng 15 km đường bộ.
Địa giới hành chính được xác định như sau: phía Đông giáp thành phố Huế, thị xã Hương Thủy và huyện Phú Vang; phía Tây giáp huyện Phong Điền và huyện A Lưới; phía Nam giáp thị xã Hương Thủy và huyện A Lưới; phía Bắc giáp huyện Quảng Điền và Biển Đông.
Sau năm 1975, huyện Hương Trà có 13 xã: Hương Bằng, Hương Chữ, Hương Hải, Hương Hồ, Hương Long, Hương Phong, Hương Phú, Hương Sơ, Hương Thọ, Hương Toàn, Hương Văn, Hương Vinh, Hương Xuân. Ngày 11- 3-1977, huyện Hương Trà hợp nhất với các huyện Phong Điền, Quảng Điền thành huyện Hương Điền. Ngày 13-3-1979, thành lập ở vùng kinh tế mới Bình Điền, Khe Điêng một xã mới lấy tên là xã Hương Bình. Ngày 18-5- 1981, chuyển xã Hồng Tiến thuộc huyện A Lưới về huyện Hương Điền quản lý. Ngày 11-9-1981, các xã Hương Hải, Hương Phong, Hương Vinh, Hương Sơ, Hương Long, Hương Hồ, Hương Bình, Hương Thọ (trừ thôn Dương Hòa sáp nhập về huyện Hương Phú), một phần xã Hương Chữ (các thôn Thanh Chữ, Cổ Bưu, Bổn Trì, Bổn Phổ, An Lưu) được sáp nhập vào thành phố Huế. Ngày 12-1-1984, tách thôn Tân Lập và thôn Phú Ốc của xã Hương Phú để thành lập thị trấn Tứ Hạ; tách thôn Lại Thành của xã Hương Phú để nhập vào
xã Hương Bằng thành một xã lấy tên là xã Hương Vân. Năm 1989, tỉnh Thừa Thiên - Huế được tái lập, tách từ tỉnh Bình Trị Thiên. Tỉnh Thừa Thiên-Huế lúc đó có thành phố Huế và các huyện Hương Phú, Hương Điền, Phú Lộc và A Lưới. Hương Trà là một phần huyện Hương Điền. Tháng 9 năm 1990, Hội đồng Bộ trưởng quyết định chia huyện Hương Điền thành ba huyện Phong Điền, Quảng Điền, Hương Trà; đồng thời chuyển các xã: Hải Dương, Hương Phong, Hương Vinh, Hương An, Hương Hồ, Hương Bình, Hương Thọ về huyện Hương Trà quản lý. Hương Trà trở về đơn vị hành chính cũ gồm 16 xã và 01 thị trấn. Đó là các xã: Hương Bình, Hương Thọ, Hương Hồ, Hương Vân, Hương Văn, Hương Xuân, Hương Toàn, Hương Phong, Hương Vinh, Hương Chữ, Hương An, Bình Thành, Bình Điền, Hồng Tiến, Hải Dương, Hương Phú và Thị trấn Tứ Hạ. Ngày 22-11-1995, sáp nhập xã Hương Phú vào thị trấn Tứ Hạ. Từ đó, huyện Hương Trà có 15 xã: Hương Bình, Hương Thọ, Hương Hồ, Hương Vân, Hương Văn, Hương Xuân, Hương Toàn, Hương Phong, Hương Vinh, Hương Chữ, Hương An, Bình Thành, Bình Điền, Hồng Tiến, Hải Dương và 1 thị trấn Tứ Hạ. Năm 2010, thị trấn Tứ Hạ thuộc huyện Hương Trà được công nhận là đô thị loại IV. Ngày 15/11/2011, Chính phủ ban hành Nghị quyết 99/NQ-CP thành lập thị xã Hương Trà thuộc tỉnh Thừa Thiên-Huế trên cơ sở toàn bộ huyện Hương Trà; đồng thời chuyển thị trấn Tứ Hạ và 6 xã: Hương An, Hương Chữ, Hương Hồ, Hương Văn, Hương Vân, Hương Xuân thành 7 phường có tên tương ứng.
Hiện nay toàn thị xã có 16 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm 7 phường: Hương An, Hương Chữ, Hương Hồ, Hương Văn, Hương Vân, Hương Xuân, Tứ Hạ và 9 xã: Bình Điền, Bình Thành, Hải Dương, Hồng Tiến, Hương Bình, Hương Phong, Hương Thọ, Hương Toàn, Hương Vinh. Tổng diện tích tự nhiên của thị xã là 517,10 km2 (theo niên giám thống kê năm 2015. Địa hình đa dạng bao gồm 03 vùng là vùng miền núi và gò đồi có 05 xã: Hồng Tiến, Bình Điền, Bình Thành, Hương Bình và Hương Thọ; vùng
đồng bằng và bán sơn địa có 09 xã, phường: Hương Hồ, Hương Chữ, Hương An, Hương Xuân, Hương Văn, Hương Vân, Hương Toàn, Hương Vinh, Tứ Hạ; vùng đầm phá và ven biển có 02 xã: Hương Phong và Hải Dương. Dân số của thị xã là 116.147 người (theo niên giám thống kê năm 2015).
Trên địa bàn thị xã có bờ biển dài 7 km, có quốc lộ 1A chạy ngang dài 12 km song song với tuyến đường sắt Bắc Nam, có các tuyến Quốc lộ 49A dài 25km nối thành phố Huế với huyện miền núi A Lưới, Quốc lộ 49B dài 7km nối các xã vùng biển; có các tuyến đường Tỉnh lộ 8A, 8B, Tỉnh lộ 4, đường kinh tế quốc phòng, có 2 con sông lớn của Tỉnh chảy qua: sông Bồ dài 25 km, sông Hương dài 20 km, có phá Tam Giang rộng 700 ha. Thị xã Hương Trà có vị trí chiến lược về quốc phòng - an ninh và tiềm năng về phát triển kinh tế cùng với thị xã Hương Thủy, huyện Phú Vang tạo thành 3 cực của tam giác vệ tinh đô thị quan trọng của tỉnh.