Hardheim liegt im Norden Baden-Württembergs, eingebettet im Erftal, das die Erfa durch das Bauland schneidet. Die Gemeinde gehört zum Neckar-Odenwald-Kreis und ist Teil der Metropolregion Rhein-Neckar. Sie grenzt im Norden an Külsheim, im Osten an Königheim, im Süden an Ahorn und im Westen an Höpfingen und Walldürn, während im Nordwesten die bayerische Gemeinde Eichenbühl angrenzt. Ein Teil des Gemeindegebiets liegt im Naturpark Neckartal-Odenwald, und ein europäisches Vogelschutzgebiet erstreckt sich über Teile der Gemarkung.
Die ersten Spuren einer Besiedlung stammen von den Kelten, wie eine Keltenschanze in Gerichtstetten zeigt. Später prägten Alamannen und Franken die Gegend, bevor Hardheim um das Jahr 1100 erstmals als „Hartheim“ urkundlich erwähnt wurde. Die Pfarrei wurde 1256 erstmals genannt, doch die Herrschaftsverhältnisse blieben lange zersplittert. Nach dem Tod des letzten Hardheimer Ritters fiel der Ort an das Bistum Würzburg, bevor er durch die napoleonische Neuordnung 1806 an Baden kam. Die Eisenbahnanbindung 1911 stärkte die wirtschaftliche Bedeutung, doch die Strecke wurde später stillgelegt. Bekannt wurde Hardheim auch durch die Carl-Schurz-Kaserne, die 2012 geschlossen und später wieder reaktiviert wurde.
Hardheim ist geprägt von seiner katholischen Tradition, zu der etwa 80 Prozent der Bevölkerung gehören. Die einst bedeutende jüdische Gemeinde, die über 600 Jahre bestand, wurde während des Nationalsozialismus fast vollständig vernichtet. Heute gliedert sich die Gemeinde in neun Ortsteile, darunter Bretzingen, Erfeld und Gerichtstetten. Die Landschaft um Hardheim ist Teil des Naturparks Neckartal-Odenwald, und das Vogelschutzgebiet „Heiden und Wälder Tauberland“ schützt seltene Arten.