旬陽市位於陜西省東南部，安康市東部。以仙河中下遊與大南河(鄖西縣)分水嶺、呂河上遊與冷水河(白河縣)分水嶺為界。從北到南依次與湖北省鄖西縣、陜西省白河縣相鄰。
旬陽市地處秦巴山區，漢江河谷自西向東貫穿中部，自然將全縣分為南北兩個自然區域。地勢南北高，中間低。南北地形剖面呈V形，海拔185-2358.4米..漢江以北屬於秦嶺南坡，是秦嶺帶狀構造帶秦嶺亞帶的壹部分。除王莽山-包家山外，其余山地均為東西走向，中心高外圍低，面積2281.7平方公裏，占旬陽市總面積的64.2%。