Weilheim ist eine Gemeinde im Landkreis Waldshut in Baden-Württemberg.

Weilheim liegt im südlichen Baden-Württemberg am südlichen Rand des Hotzenwaldes im Südschwarzwald. Das Gemeindegebiet grenzt im Süden an die Kreisstadt Waldshut-Tiengen. Hier fließt der Hochrhein, der die Grenze zur Schweiz bildet.

Weitere Nachbargemeinden sind St. Blasien, Höchenschwand und Ühlingen-Birkendorf.