Kâhta ilçesi 38-17 doğu boylamları ile 37-45 kuzey enlemleri üzerinde yer alır. Adıyaman'a 33 km. uzaklıktaki ilçenin denizden yüksekliği 725 metredir.

Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nde, Adıyaman İline bağlı bir ilçe olan Kâhta; doğusunda Gerger, güneyinde Şanlıurfa, güneybatısında Samsat İlçesi, batısında Merkez İlçe, kuzeybatısında Çelikhan İlçesi, kuzeyinde de Malatya İli ile çevrilidir.

İlçe toprakları Doğuanadolu Bölgesi'nin dağlık kesimi ile güneydeki düz alanlardan oluşmaktadır. Özellikle ilçenin kuzeyini Malatya dağları'nın uzantısı olan tepeler engebelendirir. Dağlık alanlardan güneye doğru gelindiğinde önce plato alanlarına sonra da geniş ovalara geçilir. İlçenin güneyindeki Şanlıurfa İli ile doğal sınırını Fırat ırmağı çizmektedir. İlçe topraklarını Malatya'dan çıkan ve Fırat'ın kollarından biri olan Kahta Çayı ile Kalburcu Çayı sulamaktadır.