Город Ахтырка находится на берегу реки Ахтырка, которая через 1,5 км впадает в реку Ворскла. Через город протекают реки Гусинка и Криничная. Через город проходят автомобильные дороги Н-12, Т-1706, Р-46 и железная дорога, станция Ахтырка. К городу примыкают лесные массивы (сосна).