Лисичанск находится в северо-западной части Луганской области в 90 км от Луганска, на высоком правом берегу Северского Донца. То поднимаясь на холмы и возвышенности, то спускаясь в лощины, балки и долины, город причудливо раскинулся на северных отрогах Донецкого кряжа, нависающих над рекой. Эта живописная местность носила когда-то название «Оленьи горы».

Город Лисичанск расположен в зоне континентального климата степной зоны Украины. Водные ресурсы являются здесь одним из важнейшим богатств. Так, Северский Донец является основной водной артерией как города Лисичанска, так и всей области. Длина Северского Донца в пределах города составляет 26,5 км. Река Беленькая, правый приток Донца, течет через южную часть города, длина её участка в пределах города - 7,7 км.