Lielais Ķemeru tīrelis atrodas Tīreļu līdzenuma ziemeļaustrumu daļā, Viduslatvijas zemienes ziemeļrietumu daļā, Piejūras zemienes ģeobotāniskajā rajonā. Tas ziemeļaustrumu daļā robežojas ar Piejūras zemieni, bet ziemeļrietumos ar Austrumkursas augstienes nogāzi.
Pēc Kūdras fonda datiem, Lielais Ķemeru tīrelis (nr. 806) ir lielākais purvu masīvs Ķemeru Nacionālajā parkā, aizņemot 6192 ha, un viens no lielākajiem sūnu purviem, kas izveidojies teritorijā, kurai raksturīgs reljefs ar nelielu slīpumu uz jūras pusi un pa kuru no iekšzemes tekošie ūdeņi plūst uz jūru. Senajiem Baltijas jūras baseinu ūdens līmeņiem pazeminoties, atsegtajā teritorijā izveidojušās iekšzemes kāpu rindas un sekli lagūnas ezeriņi, kas veido barjeru, neļaujot virszemes ūdenim ieplūst jūrā. Šī iemesla dēļ Ķemeru apkārtnē uz smilšaina līdzenuma veidojies plašs tipisks augstā purva masīvs, kuru vietām šķērso kāpas. Tīrelī ir sūnu purviem raksturīgais mikroreljefs, kura struktūra, dinamika un novietojums ir atkarīgs galvenokārt no mitruma, temperatūras apstākļiem, kūdras slāņa biezuma un augu sugām.