Ensisheim (prononcé [ɛnsisaim] ; en alsacien Ansa) est une commune de l'ancien bassin potassique, située au centre du département du Haut-Rhin et faisant partie de la Collectivité européenne d'Alsace (circonscription administrative du Haut-Rhin), en région Grand Est (France).
Cette commune se trouve dans la région historique et culturelle d'Alsace.
Ensisheim est située entre Mulhouse et Colmar, la ville borde l'autoroute A35. Ensisheim est située dans un bassin potassique, la potasse ayant été exploitée dans la région jusqu'en 2002. Ensisheim fait partie de la Communauté de communes du Centre Haut-Rhin et du pays Rhin-Vignoble-Grand Ballon.Les communes limitrophes sont Battenheim, Munchhouse, Pulversheim, Réguisheim, Ruelisheim et Ungersheim.
La commune est dans le bassin versant du Rhin au sein du bassin Rhin-Meuse. Elle est drainée par l'Ill, la Thur, le canal d'evacuation des Mines de Potasse, le canal Vauban, le Dollerbaechlein, le ruisseau Quatelbach, le Thurbaechlein et le Veidruntz.
L'Ill, d'une longueur de 217 km, prend sa source dans la commune de Winkel et se jette dans le Grand Canal d'Alsace à Offendorf, après avoir traversé 68 communes. Les caractéristiques hydrologiques de l'Ill sont données par la station hydrologique située sur la commune. Le débit moyen mensuel est de 10,8 m3/s. Le débit moyen journalier maximum est de 238 m3/s, atteint lors de la crue du 26 mai 1983. Le débit instantané maximal est quant à lui de 296 m3/s, atteint le 15 février 1990.
La Thur, d'une longueur de 53 km, prend sa source dans la commune de Wildenstein et se jette dans l'Ill sur la commune, après avoir traversé 20 communes. Les caractéristiques hydrologiques de la Thur sont données par la station hydrologique située sur la commune. Le débit moyen mensuel est de 6,11 m3/s. Le débit moyen journalier maximum est de 126 m3/s, atteint lors de la crue du 15 février 1990. Le débit instantané maximal est quant à lui de 153 m3/s, atteint le 14 janvier 2004.
Le canal d'évacuation des Mines de Potasse, d'une longueur de 28 km, est un canal, chenal non navigable qui relie la commune de Staffelfelden à Staffelfelden, où il se jette dans la Thur.
Le canal Vauban, d'une longueur de 24 km, prend sa source dans la commune et se jette dans la rigole de Widensohlen à Neuf-Brisach, après avoir traversé 14 communes.
Le Dollerbaechlein, d'une longueur de 18 km, prend sa source dans la commune de Reiningue et se jette dans l'Ill sur la commune, après avoir traversé neuf communes.
Le Quatelbach, d'une longueur de 15 km, prend sa source dans la commune de Mulhouse et se jette dans le canal Vauban sur la commune, après avoir traversé six communes.
Deux plans d'eau complètent le réseau hydrographique : Gerteis (22 ha) et les étangs de la Thur (1 ha).
Le territoire communal est couvert par le schéma d'aménagement et de gestion des eaux (SAGE) « Ill Nappe Rhin ». Ce document de planification concerne la nappe phréatique rhénane, les cours d'eau de la plaine d'Alsace et du piémont oriental du Sundgau, les canaux situés entre l'Ill et le Rhin et les zones humides de la plaine d'Alsace. Le périmètre s’étend sur 3 596 km2. Il a été approuvé le 17 janvier 2005. La structure porteuse de l'élaboration et de la mise en œuvre est la région Grand Est.
La qualité des cours d’eau peut être consultée sur un site spécial géré par les agences de l’eau et l’Agence française pour la biodiversité.
Plusieurs études ont été menées afin de caractériser les types climatiques auxquels est exposé le territoire national. Les zonages obtenus diffèrent selon les méthodes utilisées, la nature et le nombre des paramètres pris en compte, le maillage territorial des données et la période de référence. En 2010, le climat de la commune était ainsi de type climat des marges montagnardes, selon une étude du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) s'appuyant sur une méthode combinant données climatiques et facteurs de milieu (topographie, occupation des sols, etc.) et des données couvrant la période 1971-2000. En 2020, le climat prédominant est classé Cfb, selon la classification de Köppen-Geiger, pour la période 1988-2017, à savoir un climat tempéré à été frais sans saison sèche. Par ailleurs Météo-France publie en 2020 une nouvelle typologie des climats de la France métropolitaine dans laquelle la commune est exposée à un climat semi-continental et est dans une zone de transition entre les régions climatiques « Vosges » et « Alsace ». Elle est en outre dans la zone H1b au titre de la réglementation environnementale 2020 des constructions neuves.
Pour la période 1971-2000, la température annuelle moyenne est de 10,4 °C, avec une amplitude thermique annuelle de 17,7 °C. Le cumul annuel moyen de précipitations est de 571 mm, avec 8,4 jours de précipitations en janvier et 9,1 jours en juillet. Pour la période 1991-2020, la température moyenne annuelle observée sur la station météorologique de Météo-France la plus proche, sur la commune de Meyenheim à 5 km à vol d'oiseau, est de 11,3 °C et le cumul annuel moyen de précipitations est de 595,0 mm.
La température maximale relevée sur cette station est de 40,9 °C, atteinte le 13 août 2003 ; la température minimale est de −24,8 °C, atteinte le 27 février 1986.
Au 1er janvier 2024, Ensisheim est catégorisée ceinture urbaine, selon la nouvelle grille communale de densité à sept niveaux définie par l'Insee en 2022.
Elle appartient à l'unité urbaine d'Ensisheim, une agglomération intra-départementale regroupant deux communes, dont elle est ville-centre. Par ailleurs la commune fait partie de l'aire d'attraction de Mulhouse, dont elle est une commune de la couronne. Cette aire, qui regroupe 132 communes, est catégorisée dans les aires de 200 000 à moins de 700 000 habitants.