Bykle ble opprettet som kommune i 1902 ved utskilling fra Valle. Grensene har siden den gang vært uendret. Bykle er fylkets største kommune i areal og omfatter en stor del av Setesdalsheiene. De vidstrakte viddene inneholder en rekke store fjellvann og er kildeområde for elva Otra, som er hovedvassdraget i Setesdal.
Bykle er den nordligste kommunen i Agder fylke og i Setesdal. Den grenser i sør til Valle, i sørvest til Sirdal, i vest til Sandnes, Hjelmeland og Suldal i Rogaland, i nord til Vinje og i øst til Tokke, begge i Vestfold og Telemark.
Bykle har store høyfjellsområder både på øst- og vestsiden av hoveddalføret. 6/7 av kommunens areal ligger høyere enn 900 meter over havet. Kommunens og også Agder fylkes høyeste fjell er Sæbyggjenuten, 1507 moh., på grensen til Tokke i øst. I vest er Kaldafjellet på grensen til Suldal høyest, 1452 moh. Det er ingen isbreer i Bykle, men det finnes snøfonner i området ved Svartepodd i nordvest som forsvinner kun i meget varme somre.
Store deler av fjellet er i offentlig eie. Njardarheim er et 230 km2 stort fjellområde som ble overtatt av staten etter 1945, og i tillegg kommer 150 km2 statsallmenning.
Bykle kommune har innlandsklima med relativt varme somre og kalde vintre. Beliggenheten og høyden over havet gjør dessuten området snøsikkert. Dette drar man nytte av på turistdestinasjonen Hovden, nord i kommunen, som kan friste med en skisesong som normalt varer fra november til mai.