Schleitheim liegt im Nordwesten des Kantons Schaffhausen, eingebettet im Schleitheimertal zwischen dem Staufenberg und dem Randen, einem Ausläufer des Juras. Die Wutach bildet im Nordwesten die Grenze zu Deutschland, wo die Gemeinde an Stühlingen und Blumberg grenzt. Schweizerische Nachbarorte sind Schaffhausen, Beggingen, Siblingen, Gächlingen und Oberhallau. Der Ort ist von sanften Hängen und trockenen Gebieten geprägt.
Die Geschichte Schleitheims reicht bis in römische Zeit zurück, als hier der Vicus Juliomagus an einer Fernstraße lag. Der heutige Name erscheint erstmals im Jahr als Sleitheim und bedeutet „Siedlung am sanften Hang“. Im Mittelalter gehörte der Ort zur Randentalschaft und erlangte Bedeutung als Entstehungsort der Schleitheimer Artikel, eines frühen reformatorischen Glaubensbekenntnisses. 1530 wechselte Schleitheim durch Tausch von der Landgrafschaft Stühlingen zur Stadt Schaffhausen.
Besonders sehenswert sind das Gipsmuseum, das Ortsmuseum mit einem Originaldruck der Schleitheimer Artikel und das Thermenmuseum Juliomagus. Der Schleitheimer Randenturm mit den Ruinen der Randenburg thront über der Landschaft. Das Dorf ist auch für sein traditionelles Gebäck, das Schlaatemer Rickli, bekannt. Persönlichkeiten wie der Botaniker Jacques Huber oder die Motocrossweltmeisterin Hansi Bächtold stammen von hier.
