Актобе расположен на западе Казахстана, в северной части Актюбинской области. Площадь — 428,469 км². В 1997 году в ведение администрации города перешла территория упразднённого Актюбинского района. Площадь нового административно-территориального образования, включающего в себя сам город и пять соседних сельских округов, составила 2,3 тыс. км². В черте города протекают река Илек и несколько её притоков, вблизи находятся Актюбинское и Саздинское водохранилища. Вследствие расположенности во внутренней части Евразии и значительной отдалённости от океанов, климат города является резко континентальным.