Tunceli; Doğu Anadolu Bölgesi'nin Yukarı Fırat bölümünde, Doğu Anadolu’nun kuzey ve güneyini birbirine bağlayan Erzincan-Elazığ karayolu üzerinde yer almaktadır. Güneyinde Elazığ, doğusunda Bingöl, kuzeyinde Erzincan, kuzeydoğusunda Erzurum illeri bulunmaktadır. Yüzölçümü 7.432 km² olan Tunceli, deniz seviyesine göre 1.050 metre yüksekliktedir. Tümüyle Fırat Havzası içerisinde kalan İl, doğal sınırlarla kuşatılmış yüksek bir bölgedir. Kuzeyde ve batıda Munzur Dağları ile Karasu Nehri, doğuda Bingöl Dağları ve Peri Suyu, güneyde Keban Baraj Gölü ile çevrilidir. Anadolu'nun pek çok yerinde olduğu gibi bu bölge de pek çok uygarlığa ev sahipliği yapmıştır. Munzur Dağları ve uzantısı olan Avcı Dağları, il topraklarının kuzeybatı ve kuzey kesiminde doğal sınır oluşturmakta, kuzeydoğusunda ise Bağırpaşa Dağı yer almaktadır. Tunceli doğal güzellikler bakımından zengindir. Yörede çok sayıda su kaynağı bulunmaktadır. Munzur, Pülümür, Peri ve Tahar çayları başlıca akarsulardır. Ayrıca Munzur Dağları ile bu sıranın alt birikimlerini oluşturan Mercan, Avcı, Karasakal Dağları üzerinde ve Bağırpaşa Dağı’nın doruklar bölgesinde küçük buzul gölleri bulunmaktadır. Pertek ve Çemişgezek ilçelerinden feribot seferleri ile Elazığ yakasına ulaşım sağlanmaktadır. Tunceli’ye en yakın havaalanı, kent merkezine yaklaşık olarak 120 km. uzaklıkta yer alan Elazığ Havaalanı'dır. Ayrıca yaklaşık 135 km uzaklıkta Erzincan Havaalanı bulunmaktadır.