Ilmenau liegt im Tal der Ilm am Nordostrand des Thüringer Waldes, etwa 33 Kilometer südsüdwestlich von Erfurt. Die Stadt ist von ausgedehnten Waldflächen geprägt, die fast zwei Drittel ihres Gebiets einnehmen. Mit dem Kickelhahn erreicht das Stadtgebiet eine Höhe von 861 Metern, während die Ilm es in West-Ost-Richtung durchfließt und im Osten einen engen Durchbruch zwischen dem Ehrenberg und dem Tragberg bildet.
Erst mit der Industrialisierung nach 1871 gewann Ilmenau an Bedeutung. Zuvor war es vor allem durch Bergbau auf Kupfer, Silber und Mangan bekannt, später kamen Porzellan- und Glasindustrie hinzu. Seit 1777 prägt die Porzellanherstellung das wirtschaftliche Bild, während heute der Maschinenbau und zunehmend der Tourismus die wichtigsten Wirtschaftszweige sind. Die Technische Universität mit rund 4000 Studierenden ist die bedeutendste städtische Institution.
Die Stadt ist umgeben von markanten Bergen wie dem Kickelhahn und dem Lindenberg, die Wanderwege wie den Rennsteig erschließen. Der historische Kurortcharakter zeigt sich noch heute im Kurviertel, während moderne Stadtteile wie die Pörlitzer Höhe oder das Plattenbaugebiet Stollen das Bild prägen. Ilmenau war einst ein beliebtes Ziel der Weimarer Klassik und blieb bis zum Ersten Weltkrieg ein bekanntes Kurbad.
