Ovacık; doğuda Tunceli ve Pülümür,batıda Çemişgezek ve İliç (Erzincan), kuzede Kemah (Erzincan) ve Erzincan (Merkez İlçe), günede ise Hozat ile komşudur.1538 km2’lik yüzölçümü ile ilin en büyük ilçesidir.Arazinin %25’ini platolar, %15’ini ova ve düzlükler, %60’ını da dağlar oluşturmaktadır. İlçe merkezinin deniz seviyesinden yüksekliği 1300 metredir. Ziyaret Tepe (3071 m) Ovacık’ın en yüksek noktasıdır.

Dağlar
İlçenin kuzeyini Munzur Sıradağları kaplamaktadır.Bu sıradağların bir bölümü yöre halkı tarafından Mercan, Yılanlı, Yazıkonak Dağı olarak adlandırılmaktadır.

Ovalar
İlçenin batısında bulunan Zeranik Ovası bir vadi düzlüğünde Munzur Gözeleri’nden başlayarak Ovacık ilçe merkezinden doğuya uzanan 85 km2’lik bir alanı kaplar.

Akarsular
Munzur Çayı, Kızılça Çayı, Mercan Çayı, Değirmendere Çayı ve Kodi Deresi başlıca akarsulardır