Олесунн располагается в западной части Норвегии, между величественными Хьюронд-фьордом и Гейрангер-фьордом, внесёнными во Всемирный Список наследия ЮНЕСКО. Город входит в состав фюлька (норвежской провинции) Мёре-ог-Ромсдал и занимает территорию островного архипелага, на островах которого размещены жилые массивы, а также административные и производственные учреждения. Большинство норвежцев считают Олесунн самым красивым городом в стране и называют его «Венецией северных морей».