Il suo bordo nord è verso lo stretto di Wetar, di fronte all'isola di Wetar; confina anche con i comuni di Lautém a est, Viqueque a sud e Manatuto a ovest.
Il comune ha una superficie di 1.507,95 km2 (582,22 sq mi). La maggior parte del comune si trova ad un'altitudine compresa tra 100 e 500 m (330 e 1.640 piedi). Proprio sulla costa, il paese scende rapidamente al livello del mare.
La montagna più alta di Baucau, e la terza più alta di Timor Est, è il Matebian, con 2.316 m (7.598 piedi) di altezza; si trova nel sottodistretto di Quelicai.
I fiumi Laleia e Manuleiden, nell'ovest del distretto, sfociano a nord nello stretto di Wetar. I fiumi Seiçal, Borauai, Lequinamo, Binagua e altri piccoli fiumi si trovano a est della città di Baucau; solo il Seiçal ha acqua tutto l'anno.
Baucau ha anche un ampio litorale con spiagge sabbiose che sono ideali per il nuoto e altri sport acquatici.