Orizaba se encuentra ubicado en la zona centro del estado de Veracruz, sobre el valle del Pico de Orizaba a una altura de 1,230 metros sobre el nivel del mar.
Limita al norte con los municipios de Mariano Escobedo, Ixhuatlancillo y Atzacan, al sur con Rafael Delgado y Huiloapan de Cuauhtémoc, al este con Ixtaczoquitlán y al oeste con Río Blanco.
Es uno de los valles cordilleranos de la Sierra Madre Oriental, adquiere el nombre de Región de las Grandes Montañas por ser la zona natural más elevada del estado, producto de la erosión milenaria de un río.