Adıyaman ili merkezi Orta Fırat bölümü içinde yer alır. Kuzeyde bulunan Çelikhan ile Gerger ilçesinin bir kısmı Doğu Anadolu Bölgesine, Batıda bulunan Gölbaşı ile Besni ilçesinin bir kısmı ise Akdeniz Bölgesine dahil edilmiştir. Bu demektirki Adıyaman coğrafik bakımdan dört mevsimi bir arada yaşayan bir yerdir.

Adıyaman ilinin Kuzeyinde Malatya ili (Pütürge, Yeşilyurt ve Doğanşehir ilçesi), Batıda Kahramanmaraş ili (Merkez ile Pazarcık ilçesi), Güneybatıda Gaziantep (Araban ilçesi), Güneydoğuda Şanlıurfa ili (Siverek, Hilvan, Bozova ve Halfeti ilçeleri), Doğuda ise Diyarbakır ili (Çermik ile Çüngüş ilçesi) bulunmaktadır. Merkez ilçe dahil 9 ilçesi ile 406 köyü vardır. İlçeleri Merkez, Besni, Çelikhan, Gerger, Gölbaşı, Kahta, Samsat, Sincik ve Tut ilçeleridir. Adıyaman ili 370 25’ ile 380 11’ kuzey enlemi, 370 ve 390 doğu boylamı arasında yer alır. Adıyaman ilinin yüzölçümü 7 614 km2 , göller ile 7.871 km2 olup, rakımı 669 m dir.

Adıyaman 'in Kuzey kesimi torosların uzantısı olan Malatya dağları ile çevrilidir. Çelikhan, Gerger ve Tut İlçelerinin arazilerinin çoğu dağlıktır.

İlin belli başlı dağları; Akdağ, Dibek, Ulubaba, Gördük, Nemrut, Bozdağ ve Karadağdır. Güneye inildikçe ova nitelikli araziler başlar. Kahta, Samsat, Keysun ve Pınarbaşı ovaları ilin önemli ovalarıdır .

Fırat Nehri İlin en önemli akarsuyudur. Fırat Şanlıurfa, Diyarbakır illeriyle İl sınırı oluşturur. Diğer akarsular ise; Sofraz, Ziyaret, Çakal, Kalburcu, Eğri, Akdere, Keysu ve Şepker çaylarıdır. Gölbaşı, İnekli, Azaplı Abdulharap Gölleri doğal Atatürk Barajı ise suni göldür.

Bu coğrafi yapı içerisinde Adıyaman ilinin :

Deniz seviyesinden yüksekliği 669 metredir.
İl sınırları içerisindeki alan 7.614 km.2dir.
Merkez ilçenin alanı ise 1.702. km.2dir.
 

Adıyaman ili Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgeleri arasında köprü vazifesi gören bir şehirdir. Hatta kısmen Akdeniz Bölgesinin özelliklerini de taşır. Bu nedenle bitki örtüsü de bu üç bölgenin özelliklerini taşımaktadır. Yüksek rakımlı yerler genelde meşe ağaçları ile kaplanmış olmakla birlikte, su ve toprak erozyonu nedeni ile çıplak hale gelmiş araziler de mevcuttur. Yaz mevsiminin uzun ve kurak geçmesi dolayısıyla orman içi bitki örtüsü yok denecek kadar azdır. Tarım yapılmayan alanlar çayır, mera, yabani ağaçlar ve makilerle kaplıdır. Sazlık, bataklık alanlarda suyu seven bitki türlerine rastlanmaktadır.

Rakım yükseldikçe ağaç türleri değişmekte kimi bölgelerde meşeliklere rastlamak mümkün olmaktadır.

Doğan, şahin, baykuş, keklik gibi yabani kuş türleri yanında tavşan, tilki, çakal gibi yaban hayvanları da Adıyaman il sınırları içerisinde yaşama alanlarına sahiptirler.

Fırat Nehri İlin en önemli akarsuyudur. Diğer akarsuları ise şunlardır; Sofraz Çayı, Ziyaret Çayı, Çakal Çayı, Kalburcu Çayı, Eğri Çayı, Besni Akdere Çayı, Şepker Çayı, Çat Deresi, Gürlevik Deresi ve Halya Deresi ile Gölbaşı, İnekli, Azaplı ve Abdulharap gölleri ilin diğer su kaynaklarıdır.