Au pied des monts du Vivarais, Annonay est situé à 75 kilomètres de Lyon, à 53 kilomètres de Valence et à 45 kilomètres de Saint-Étienne. Au contact de régions aux reliefs très différents, la ville a été édifiée en amphithéâtre à partir des berges des deux rivières : la Cance et la Deûme. Le point culminant de la commune est situé près du lieu-dit Sagne Ronde à 746 mètres, le point le plus bas, le lit de la Cance à proximité des ruines du « moulin de Barou », est à 270 mètres. Le Montmiandon qui domine la ville, culmine à 679 mètres d'altitude.
