本市は、大隅半島の北西部、鹿児島湾に面するほぼ中央に位置し、県都鹿児島市と大隅半島を結ぶ海上陸上の要所です。
北に霧島市（旧姶良郡福山町）、西に桜島、東は高隈連山を境として鹿屋市に接し、面積は、約162.01平方キロメートルで37キロメートルに及ぶ海岸線を有しています。
そうした地形を活かし、ブリ・カンパチの養殖漁業が盛んに行われています。気候は温暖で、びわ・柑橘類などの果実やキヌサヤエンドウ・インゲンなどの蔬菜類の栽培も盛んです。
また、高隈山系を源に地底から湧き出る温泉水は、豊富な天然ミネラルをバランスよく含む健康飲料水として親しまれています。

垂水市の名称は垂水城（元垂水）の崖下に、岩の間から清水が滴々と垂れて溜水があり、この辺一帯の唯一の飲料水であったので有名となり、この地名が起こったといわれています。
初めて垂水の名が記録に現われるのは平安時代で 、保安元年（1120年）上総介舜清（かずさのすけしゅんせい）が宇佐から下大隅に下向して垂水城を築き、ここにいること３年、蒲生に去るとあります。
垂水島津家の元祖忠将は、薩隅日三州中興之賢太守貴久公の次弟にして、忠良入道日新公の二男であり慶長４年(1598年)に種子島から垂水へ移り垂水領主初代となりました。石高は1万7千石、領地は垂水の他、大崎、高山、大姶良、鹿屋、串良、宮崎の縄瀬などに及び、明治維新に至るまで 約250年間、垂水を治めました。垂水城の城下は狭く家臣の居住することができなかったので移転築城に着手、慶長16年(1611年)に、林之城(現垂水小学校)に移転しています。
垂水島津家は、特に文教の振興に力をいれ、当時、文化面においては藩内随一と称されました。
その気風が明治維新以降も受け継がれ、明治、大正、昭和の初期にかけて各方面に多くの人材を排出しました。
新城は、垂水島津家の次男家が分立し、新城の領主となり、明治維新まで治めましたが、明治になり新城村となりました。牛根は江戸時代に藩の直轄地で地頭が任命されて治められ、明治維新後は牛根村となりました。
明治２年の版籍奉還により、地頭制が布かれ、垂水、牛根、垣吉、市成、百引、花岡、新城、桜島を一区域とし、初代地頭として高崎正風が任じられ、その役所は垂水に置かれました。
各郷には常備隊が設けられ 、軍事、行政を司りました。
その後、明治２２年には市町村制に基づき、鹿児島県垂水村、大正１３年に垂水町となり、以来、躍進を続けていましたが、昭和２０年８月５日の戦火のため市街地の中心部、浜平及び柊原ほとんどか消失しました。翌２１年に戦災復興事務所が設置され、現在の市街地形成のもととなる都市計画が進められました。
昭和３０年に牛根村及び新城村と合併し、同３３年１０月１日に市制を施行、垂水市として第一歩を踏み出し現在に至っています。

1645年頃の地図（クリックで拡大）