Tunceli, Doğu Anadolu Bölgesi'nin Yukarı Fırat Havzası'nda yer alır ve coğrafi koordinatları 38 derece 19 dakika ile 40 derece 26 dakika doğu boylamı ile 39 derece 36 dakika ile 38 derece 46 dakika kuzey enlemleri arasında bulunur. Bu il, Fırat Havzası'nın tam merkezinde yer alır ve doğal sınırlarla çevrili yüksek bir bölgeye sahiptir.
Tunceli, doğuda Bingöl ve Elazığ, güneyde Elazığ, batıda ve kuzeyde ise Erzincan illeri ile sınır komşusudur. Bu coğrafi konum, Tunceli'yi çevre illerle komşu olmasını sağlar.İlin arazisinin büyük bir kısmı yüksek rakımlı dağlar, daha az bir kısmı ise platolar ve ovalar oluşturur. Dağlar ilin topraklarının %70'ini kaplar, platolar %25'ini, ovalar ve düzlükler ise %5'ini oluşturur. Tunceli'nin en yüksek noktası, Munzur Dağları'nın doğusunda bulunan 3463 metre yüksekliğe sahip Akbaba Tepesi'dir. Munzur Dağları'nın yüksek bölgeleri, ilin kuzey ve kuzeybatısında doğal bir sınır oluşturur.Bu coğrafi özellikler, Tunceli'nin benzersiz doğal güzelliklere sahip bir bölge olduğunu ve doğa severler için keşfedilmeyi bekleyen bir cennet olduğunu göstermektedir.