Clausthal-Zellerfeld liegt auf der Oberharzer Hochebene. In der Folge ist das Umland auch weniger stark bewaldet und es gibt mehr Wiesenflächen. Südwestlich erstreckt sich das Kleine Clausthal. Die Stadt besteht im Zentrum aus den beiden Stadtteilen Clausthal im Süden und Zellerfeld im Norden , deren ursprüngliche Stadtgebiete durch die natürliche Grenze des Zellbachs getrennt werden.
Bis waren Clausthal und Zellerfeld zwei selbständige Städte. Ihr Zusammenschluss erfolgte aufgrund starken Drucks seitens der Obrigkeit. Bis hatten Zellerfeld und Clausthal, obwohl die Freiwillige Feuerwehr offiziell fusioniert war, getrennte Feuerwehrhäuser.
Zum Stadtteil Zellerfeld gehört auch die nördlich davon gelegene Siedlung Erbprinzentanne. Zum 1. Juli wurde die südlich von Clausthal gelegene Gemeinde Buntenbock als dritter Stadtteil eingemeindet. Durch die gemeindliche Neubildung zum 1. Januar gliedert sich die Berg- und Universitätsstadt Clausthal-Zellerfeld wie folgt:. Die Stadt wird wegen ihres Klimas bei Sportlern, Asthmatikern und Pollenallergikern geschätzt und ist staatlich anerkannter Luftkurort.
Die Temperaturen sind zumeist einige Grad niedriger als im norddeutschen Flachland. Jahrhundert soll Bonifatius im heutigen Zellerfeld eine Kapelle Zelle errichtet haben.
Die erste Besiedlung des Oberharzes fand Anfang des Jahrhunderts durch Gründung des Benediktinerklosters St. Matthias in Cella daher oft auch Kloster Cella genannt , dem heutigen Zellerfeld, statt, die wahrscheinlich vom reichsunmittelbaren Stift Simonis et Judae in Goslar ausging. Die Mönche trieben bereits Bergbau und legten den mittleren Pfauenteich als Staubecken zum Kraftantrieb für ihre Bergwerksanlagen an.
