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A área do município é de 123,059 km², representando 0,2277% do território potiguar, 0,0077% da área da região Nordeste do Brasil e 0,0014% de todo o território brasileiro. Desse total 98,73 km² estão em perímetro urbano. Parnamirim é servida por duas estradas: a BR-101 e a BR-304, ligando o município ao sul e ao norte do País. O transporte intermunicipal se dá tanto através de ônibus quanto por uma rede ferroviária.
Hidrografia e relevo
No município predomina um relevo plano, com altitude máxima de 100 m, cuja formação é composta pela Planície Costeira(situa-se ao longo do litoral, sendo uma extensa área de terras planas e baixas), que são formadas por praias limitrofes com o mar e com o Tabuleiro Costeiro. Esses terrenos planos são alterados em suas formas pela presença de Dunas. Já os Tabuleiros Costeiros localizam-se próximo ao litoral e são relevos planos de baixa altitude, formados basicamente por argilas (barro).
Parnamirim está situado em área de abrangência de rochas do grupo Barreiras, deIdade do Terciário-Superior, com a predominância de arenitos conglomeráticos (ou finos a médios), intercalando de silitos e argilitos predominantemente se associando a sistemas fluviais. As rochas do Grupo Barreiras estão recobertas por Paleocascalheiras: paraconglomerados com seixos de quartzo, sílex e fragmentos líticos, matriz areno-argilosa avermelhada. Próximo ao litoral, localizam-se paleodunas por areias selecionadas, inconsolidadas (ou parcialmente inconsolidadas) e amarelas que foram movidas pela ação dos ventos, com a formação de cordões, atalmente fixos pela vegetação. Já no litoral é possível localizar depositos de praia de origem marinha modeladas pela ação dos ventos compostas de areias grossas e finas com certo nível de cascalho associadas as dunas mreiraoveis.
Clima
O clima de Parnamirim é tropical sub-úmido, com chuvas que variam de fevereiro a setembro. Com temperatura média de 27,1 Cº, a minima fica em 21 Cº e a máxima em 32 Cº. A Precipitação Pluviométrica Anual média é de 1.361,2 mm e a umidade Relativa Média Anual fica em torno dos 79%.
Além da mata atlântica, no município encontra-se a Floresta Subperifólia - vegetação constituída por árvores sempre verdes, que possuem grande número de folhas largas, troncos relativamente delgados, densa e solo apresenta-se recoberto por uma camada de húmus. Também é possível encontrar vegetação cobrindo os Tabuleiros Costeiros (essas áreas geralmente foram onde ocorreu intervenção humana).