La ciutat d'Alcoi ocupa el centre d'una depressió (la foia d'Alcoi) envoltada per serres (Mariola, el Carrascar de la Font Roja, els Plans i la Serreta), els cims de les quals arriben als 1.000-1.350 metres d'altitud. El seu terme municipal limita al nord amb la província de València

El seu territori és travessat per diversos cursos fluvials menors (el Polop, el Barxell i el Molinar) que, en unir-se als afores del nucli urbà, formen el riu Serpis o riu d'Alcoi, que després d'un sinuós recorregut desemboca a la Mediterrània per Gandia.

El clima és de característiques típicament mediterrànies, amb hiverns freds (7,5ºC de mitjana al gener i gelades freqüents), en els quals són habituals les precipitacions de neu, i als estius es dóna una mitjana de 23,5ºC. La pluviometria té valors variables, entre 350 i 850 mil·límetres.

La vegetació ha conservat restes importants del bosc autòcton mediterrani, principalment al Carrascar de la Font Roja (Parc Natural), amb exemplars de carrasques, teixos i espècies de caducifòlies. En altres masses forestals de repoblació predominen els pinars, que representen el 85% dels boscos.

Les comunicacions sempre han estat condicionades per un relleu accidentat, que ha obligat a construir grans obres públiques. La carretera N-340 (Barcelona-Cadis) comunica amb la ciutat amb Alacant pel sud i amb Xàtiva i València pel nord, amb enllaços a la N-III. La comarcal 3113 (Banyeres de Mariola-Callosa d'en Sarrià), la comunica amb Bocairent i Ontinyent per l'oest i amb Benidorm i l'autopista de la Mediterrània per l'est. La xarxa viària es complementa amb el ferrocarril Alcoi-Xàtiva-València.

La indústria és l'activitat econòmica més característica de la ciutat i la base de la seua economia, que se centra fonamentalment en els sectors tèxtil, metal·lúrgic i alimentari, a més del sector de serveis, que actualment se situen als polígons industrials de Cotes Baixes, la Beniata i Sant Benet.