Павлоград розташований в межиріччі річок Самара і Вовча.

Є центром Західного Донбасу - кам'яновугільного басейну
Важливе значення для життєзабезпечення міста мають підземні води - питні і мінеральні. Навколо міста є значні масиви соснових борів.