潞城区位于山西省东南部，太行山西麓，上党盆地东北边缘，位于东经112°59′36″-113°25′40″，北纬36°14′00″-36°29′30″之间，海拔高度616-1316米。西北与襄垣县以山为界，东北与黎城县隔河相望，东南与平顺县谷岭交错。潞城全境轮廓呈不规则四边形状，东西长31.5公里，南北宽19.5公里，面积615平方公里。西北距省城太原240公里，东北距首都北京620公里。

境内平原、丘陵、山区分别占总面积的15.6%、62.8%和21.6%。东部多为山区，中部多为平川，西部多为丘陵。最高点大禹垴海拔1316.1米，最低点辛安河谷海拔616米。矿产资源十分丰富，已探明具有开采价值的矿种有煤、石灰岩、石膏、白云石、铝土矿、铁矿、水泥粘土等10多种，尤以白云石、石膏、石灰岩、煤炭著称。白云石储量约2.2亿吨，占到山西省已探明储量的90%；石膏储量约4亿吨，矿床集中、品位高、埋藏浅、易开采；石灰岩分布面积达310平方公里，储量约5亿吨；煤炭分布面积22.2平方公里，原煤储量约2.4亿吨。

境内河流均属海河流域。可分为常流河和季节性河两类；浊漳南源与浊漳河成为常流河，其它为季节河。浊漳河南源发源于长子县发鸠山（鹿谷山），由南向北，流经长子、长治市潞州区安居村，自本区史回乡曲里村入境，经宋村、东白兔、韩村、洪岭、店上、河湃至曹家沟村出境，入襄垣县至甘林村与浊漳河西源汇合。境内长17.5公里，流域面积262.7平方公里。浊漳河古称潞水、潞川。因其水流湍急，并夹带黄土泥沙，故名。浊漳河分南、西、北三源。南远发源于长子发鸠山，长133.5公里；西源发源于沁县漳源村西北华山与伏牛山，长81.4公里；北源发源于榆社县柳树沟，长129.8公里。南源与西源在襄垣县甘林村汇合，向东流至合河口村附近与北源汇合后，称浊漳河，是潞城、黎城和平顺县的天然分界线。自本区南马村入境，流经石梁、上村、常村、续村、潞河、古城、西流、南流，至辛安村出境。境内长20公里，流域面积为352.24平方公里。境内还有大南河、百里滩河、漫流河等十多条主要支流。

潞城属暖温带气候，四季分明，气候宜人，年均气温9.5℃。年均降雨量503.7毫米，年均日照时数2434.9小时，年无霜期176天。发展高效立体农业条件优越。