Ibimirim localiza-se na microrregião do Sertão do Moxotó, a uma latitude 08º32’26” sul e a uma longitude 37º41’25” oeste, estando a uma altitude de 401 metros. Possui uma área de 1 901,5 km² e encontra-se a 339 km da capital Recife.
O município está situado na bacia hidrográfica do Rio Moxotó (que banha os estados de Alagoas e Pernambuco), sobre a região das bacias sedimentares. Seu relevo é suave-ondulado, com altitude variando entre 350 e 700 metros.
Em 2010, ano do último censo demográfico, a população total do município era de 26 954 pessoas, sendo 13 336 homens e 13 618 mulheres. No mesmo censo, verificou-se que, dos 26 954 habitantes, 14 892 residem na área urbana e 12 062 na área rural.
O município possui densidade demográfica de 14,14 hab/km² e segundo a prévia do Censo Demográfico 2022 possui 27.406 atualmente. É dividido em dois distritos: sede (Ibimirim) e Moxotó, além de dez povoados: Poço da Cruz, Poço do Boi, Jeritacó, Campos, Lagoa da Areia, Puiú e Agrovilas III, IV, V e VIII.
Ibimirim possui clima do tipo semiárido, com precipitação pluviométrica de 500mm e temperatura anual média de 25 ºC. Os meses chuvosos são compreendidos entre janeiro e abril.
Segundo o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), a menor temperatura registrada em Ibimirim foi de 12,8 °C em 20 de julho de 2010 e a maior atingiu 39,4 °C em 29 de outubro de 2016. A maior rajada de vento chegou a 24,1 m/s (86,8 km/h) em 18 de março de 2010. O índice mais baixo de umidade relativa do ar registrado foi de 10% em diversas ocasiões.
O bioma predominante em Ibimirim é do tipo caatinga hiperxerófila (quando os organismos presentes exibem características adaptativas à sobrevivência em ambientes de grande aridez, onde o acesso à água é severamente restrito).
A cidade possui aterro sanitário de categoria regional, recebendo resíduos de onze municípios pernambucanos e destinando corretamente 1000 toneladas de resíduos sólidos e semissólidos, em média, por mês.
Segundo dados do IBGE, Ibimirim apresenta 33.6% de domicílios com esgotamento sanitário adequado, 79% de domicílios urbanos em vias públicas com arborização e 3.1% de domicílios urbanos em vias públicas com urbanização adequada (presença de bueiro, calçada, pavimentação e meio-fio).
A taxa de mortalidade infantil média na cidade é de 4.58 para 1.000 nascidos vivos. Já as internações devido a diarreias são de 0.3 para cada 1.000 habitantes. A cidade possui 14 estabelecimentos de saúde.