Velingrad liegt zwischen 750 und 850 Meter über dem Meeresspiegel. Die Sommer sind warm und die Winter mild. Die Jahresdurchschnittstemperatur beträgt 10 Grad Celsius, die durchschnittliche Julitemperatur liegt bei 19 Grad Celsius. Durchschnittlich gibt es ca. 2 000 Sonnenstunden pro Jahr. Die relative Luftfeuchtigkeit liegt zwischen 65% und 75%. Umgeben von generationenalten Pinienwäldern ist die Stadt mit reichlich Sonnenschein gesegnet. Diese besonders seltene und wertvolle Kombination hat einen förderlichen Einfluß auf den Prozess der Ionisierung (negative Ionen überwiegen), was von entscheidender therapeutischer Bedeutung ist.

In Velingrad werden Atemwegserkrankungen wie chronische Bronchitis und chronische Lungenentzündung erfolgreich behandelt. Die Behandlung nicht spezifischer Erkrankungen der Atemwege ist besonders erfolgreich. Beträchtliche Erfahrungen wurden bei der effektiven Behandlung von Krankheiten des Bewegungsapparates, Nervenkrankheiten und gynäkologischer Leiden gesammelt.

Außer auf die verschiedenen Mineralquellen ist Velingrad stolz auf ein weiteres Naturwunder - die Kleptuza. Dies ist die größte Quelle Bulgariens mit einer Ausbringung von 1 200 Litern eiskalten Wassers pro Sekunde.