Divriği yukarı Fırat havzasının İç Anadolu sınırı yakınında Sivas İlinin Güneydoğusunda yer alır. Divriği İlçesi Fırat nehrinin bir kolu olan Çaltı çayı vadisi kenarında kurulmuştur. Denizden yüksekliği 1225 metredir.İlçenin yüzölçümü 2781, 56 Km. karelik bir alanı kaplar Doğusunda Ilıç ve Kemaliye , Batısında Kangal, Kuzeyinde İmranlı ve Zara, Güneyinde Arguvan, Arapkir, Hekimhan İlçeleri ile çevrilidir. Divriği İlçesi çok dağlık bir bölgeyi içine almaktadır. Dağlar arasında dik ve derin vadiler içerisinde Fırat’ın küçük kolları akmaktadır. Arazi çıplak ve vahşi görünüşlüdür.

İlçede Karasal iklim özellikleri görülür. Kışları çok karlı ve soğuk,yazları sıcak ve kurak geçer. İlçenin bazı dağlarında Meşe, Ardıç ve Çam türü seyrek orman alanları. Mevcuttur.

İlçenin önemli dağları: Kuzeyde Çengellidağ (2650), Deli dağ(2150), Efendi, Göldağ ve Akdağdır. Güneyde Yama,Demirli,Geyikli,Güney Doğuda Sarıçiçek, Doğusunda Igımbat,Batıda Dumluca yer almaktadır.

Dağların yüksek,serin ve yaylacılığa elverişli şeklide otlaklarla kaplı olması, ayrıca toprak veriminin düşüklüğü’ de yaylacılığı ön plana çıkarmıştır.

Başlıca yaylaları: Yama, Sarıçiçek, Göldağı,Eğrisu, Demirli ve Dumluca yaylası olmakla birlikte bir çok köyün kendine ait yaylaları vardır.

İlçenin en önemli akar suyunu Kangal İlçesi Karagöl dağlarından çıkan çaltı suyu teşkil eder. Bu su aktığı vadi boyunca tekbir fayda sağlamadan Kemaliye İlçesi topraklarında kara suyla karışarak Fırat’ı oluştur. Sulamada fayda sağlayan bu suyun kollarıdır.bunların en önemlisi Sincan ve hamu dereleri ile lıhçayı ve palha çayıdır.