Quartu Sant'Elena se trouve dans la plaine du Campidano, au pied de l'imposante chaine montagneuse des Sette Fratelli et tout près des salines et de l'étang de Molentargius. Ce dernier est une véritable oasis naturelle, d'ailleurs protégée par la Communauté européenne, puisque l'on peut y admirer des colonies de flamants roses, ces oiseaux aquatiques qui ne nidifient que dans le sud de l'île et de la France.
Son littoral, qui commence au Poetto, est une alternance de hautes falaises surplombant la mer et de superbes plages de très fin sable blanc ou de petits galets comme Cala Regina, Is Mortorius et Mari Pintau, qui signifie ' mer peinte ' à cause des magnifiques couleurs de ses eaux cristallines.