Павлоград расположен в междуречье рек Самара и Волчья.

Является центром Западного Донбасса — каменноугольного бассейна
Важно значение для жизнеобеспечения города имеют подземные воды - питьевые и минеральные. Вокруг города есть значительные массивы сосновых боров.