Derinkuyu Nevşehir ilinin güneyinde yer almaktadır. İlçenin güneyinde Niğde; doğusunda Kayseri Yeşilhisar; kuzeydoğusunda Ürgüp; kuzeybatısında Acıgöl; kuzeyinde Nevşehir; batısında ise Aksaray ili bulunmaktadır.
Niğde-Nevşehir karayolu üzerinde bulunan Derinkuyu ilçesi Nevşehir’e 30, Niğde’ye 50, Kayseri’ye 110, Aksaray’a 80 km uzaklıkta olup bu illerin tümüne ilçenin direkt karayolu bağlantısı bulunmaktadır. Yüzölçümü 445 km², rakımı ise 1.300 metredir.
Nevşehir’in Derinkuyu İlçesi; Erciyes, Hasan Dağı ve Melendiz Dağları arasında volkanik çanak şeklinde bulunan Misli Ovasının içinde yer alır. Toprak kumlu olup, volkanik faaliyetlerin sona ermesi, yağmur ve rüzgâr ile erozyon etkisi oldukça kuvvetlidir. Arazisi genellikle düz olup, ormanlık alan bulunmamaktadır.
Akarsu ve gölü olmayan ilçede geniş yeraltı su kaynakları mevcuttur. Bitki örtüsü, ilkbahar yağışları ile yeşeren yaz ortalarında kuruyan, cılız otlardan oluşan bozkırdır.
Tarihi kesin olarak bilinmemekle beraber, ilçenin eski bir yerleşim birimi olduğu, tarihinin M.Ö 3000 yıllarına kadar ulaştığı tahmin edilmektedir. İlçenin eski adı Malakopi’dir. Derinkuyu’nun ilk yerlileri Asur kolonilerine kadar uzanır. İlçede Roma ve Bizans döneminden kalma kalıntılar vardır ve Kapadokya bölgesinde yer almaktadır.
Türkler 1071 Malazgirt Meydan Muharebesi’nden sonra gelmeye başlamışlar, ilçenin doğusundaki Çekmi, Kızılören, Şemşili, Bölören, Topaleyüp ve Melizlik yaylalarına yerleşerek hayvancılıkla geçimlerini sağlamaya çalışmışlardır. İlçenin bugünkü adı olan “Derinkuyu” halkın içme suyunu 60-70 metre derinliğindeki kuyulardan temin etmesinden dolayı verilmiştir. Derinkuyu ilçesi, 27 Haziran 1957 tarih ve 9644 sayılı Resmi Gazete’de yayımlanan ve 01 Nisan 1960 tarihinde yürürlüğe giren kanun ile ilçe olmuştur.
Kapadokya’nın 36 yeraltı şehrinin en büyük yeraltı şehri olan Derinkuyu yeraltı şehri 1967 yılında turizme açılmış olup, 8 katlıdır. Derinkuyu İlçesinde Bizans döneminden kalma Aya Maryeros Yeraltı Manastırı’nın dünyada akıl hastanesi olarak kullanılan ilk yer olduğu bilinmektedir. İlçede Yeraltı Şehri, Osmanlı döneminden kalma Aziz Theodoros Trion Kilisesi (Üzümlü Kilise) ve Baş Melekler Kilisesi bulunmaktadır. Baş Melekler Kilisesi daha sonra 1924 yılında ibadete kapatılmış 1949 yılında Derinkuyulu Tahsin Ertaş tarafından satın alınarak Diyanet İşleri Başkanlığına bağışlanıp camiye dönüştürülmüştür. Günümüzde Derinkuyu Cumhuriyet Camii olarak kullanılmaktadır.