长治市位于山西省东南部。地处北纬35°49 ＇～ 37°07 ＇，东经111°59 ＇～ 113°44 ＇。
东倚太行山，与河北、河南两省为邻，西屏太岳山，与临汾市接壤，南部与晋城市毗邻，北部与晋中市交界。长治市东西长150 千米，南北宽140 千米，总面积为13955 平方千米，占全省总面积的8.90%。
长治市域主要由长治盆地及其周边山区两种地貌单元组成。武乡—襄垣—潞城—壶关以东的中山区，主要为下古生界碳酸盐岩地层分布区；襄垣—长子县之间的长治盆地，主要为新生界松散堆积的红土、黄土分布区；
武乡—沁县—屯留—长子一线以西的低中山区，主要为上古生界碎屑岩地层分布区；太古界变质岩、中元古界长城系石英砂岩及石炭系铁铝岩仅零星分布。地层出露总厚度约11500米。
长治市地处黄土高原东南缘，从全市整体地貌看，山峦起伏、地形复杂，总体呈盆地状。最高点为沁源县太岳山主峰之一，海拔2541米，最低点为平顺县浊漳河出境处，海拔标高380米，最大切割深度为2161米。
长治市地貌大致可分为山地、丘陵、盆地、河谷4种类型。2016年，长治市土地总面积13955.2平方千米，其中平川占15.9%，丘陵占33.4%，山地占50.7%。
