长治市位于太行山南段、山西省东南部，全境东西最长处约150公里，南北最宽处约140公里，总面积13 896平方公里。地理坐标为东经111°58′03＂~11244′04＂，北纬35°49′~37°08′。西与本省晋中市的祁县、灵石、平遥、介休，临汾市的霍州、安泽为邻；东与河北省的涉县及河南省的林州市交界；北与本省晋中市的榆社、左权接壤；南与本省晋城市的沁水、高平、陵川连接。

　　长治市为太行山、太岳山所环绕，构成高原地形，通称“沁潞高原”，又称“上党盆地”。平川、丘陵、山地分别占总面积的15.9%、33.4%和50.7%，平均海拔高度为1 000米，东部太行山的黎城县历峪山最高点为2 012米，西部太岳山的沁源县石膏山最高点为2541米。

　　长治市区位于长治市中部偏南，东西最长处16公里，南北最宽长处35公里，面积334平方公里。地理坐标为东经112°58′~113°12′，北纬36°08′~36°28′。东与潞城、平顺、壶关3县为邻，南与长治县接壤，西连长子、屯留两县，北与襄垣、潞城两县交界。

　　境内有太（原）焦（作）和邯（郸）长（治）两条铁路干线，贯穿南北西东。207、208国道纵贯南北，309国道横穿东西，“四纵四横”的公路主骨架北接太旧高速公路，西连大运路，直抵西部腹地。2008年，境内外内有高速公路3条（长治-邯郸、长治-晋城、长治-太原），长治市成为山东青岛至新疆红其拉甫，太原至澳门国家高等级公路的交汇点。公路通车总里程（包括2008年开始纳入统计的4 375公里村道）达到10 080公里，公路密度达到72.54公里/百平方公里，高速公路达到187公里，二级以上高等级公路达到1 294公里，路面铺装里程达到7 572公里。

　　长治市城区距省会太原公路里程229公里，距首都北京623公里。与所辖各县县城的距离分别为：长治县17公里、壶关10公里、长子21公里、屯留22公里、潞城20公里、黎城51公里、平顺37公里、襄垣45公里、沁县88公里、武乡113公里、沁源137公里。