
大仙市は秋田県南の内陸部に位置し、東は角館町や岩手県と、南は横手市・美郷町・大森町・大雄村と、西は秋田市・大内町と,北は西木村とそれぞれ接している土地です。
大仙市は東を奥羽山脈真昼山地、西を県中央部に広がる出羽山地、南を雄物川と横手川に挟まれた角間川町、北を大石岳山頂から少し南下した付近を境界としています。
市西部の出羽山地の山々と市東部の奥羽山脈が、横手盆地北部の仙北平野を囲んでいます。
古くから県南の交通の要衝であり、今でも秋田新幹線や秋田自動車道等陸路・鉄路の結節点として拠点機能の強化が進んでいます。
そのため、県の8地方の一つである仙北地方の中心として国や県の様々な機関が設置されています。
秋田自動車道が整備され、秋田空港へも身近になり、秋田新幹線と併せ首都圏からの一日行動圏に入っていて、多彩な交流が可能な立地にあります。
奥羽本線は国道13号と並走するように南北に縦断しています。
また、盛岡とを結ぶ田沢湖線は大曲駅を起点として国道105号と並走し北上しています。
なお、秋田新幹線「こまち」は大曲駅でスイッチバックを行っています。