Das Seebad Diedrichshagen liegt im Nordwesten der Hansestadt Rostock und noch westlich von Warnemünde direkt an der Ostsee.
Die Küste ist geprägt vom Naturschutzgebiet Stoltera mit Steilküste und dem Küstenwald und dem Landschaftsschutzgebiet Diedrichshäger Land. Der Ortskern des Rostocker Ortteils liegt Luftlinie nur einen Kilometer vom Meer entfernt. Im Süden von Diedrichshagen grenzt zwischen Elmenhorst direkt die Golfanlage Warnemünde an.
