Municipiul Petroşani este situat în sud-estul judeţului Hunedoara, în Depresiunea Petroșani sau popular „Valea Jiului„, la confluenţa Jiului de Est (Românesc) cu Jiul de Vest (Ardelenesc), fiind înconjurat de următoarele masivele muntoase ce mărginesc depresiunea: Vâlcan – la sud, Retezat – la nord, Parâng – la est, Godeanu – la vest.

Altitudinea medie este de 615-620 m, iar altitudinea maximă de 2.519 m – Vârful Parângul Mare.