Bagnols-sur-Cèze se trouve dans le Midi méditerranéen, dans la basse-vallée du Rhône, au bord de la Cèze, affluent de la rive droite du Rhône, à quelques kilomètres du confluent de cette rivière et de ce fleuve.
Bagnols-sur-Cèze se trouve au nord-est du département du Gard, à l'extrémité orientale du Languedoc-Roussillon, près de la limite avec Provence-Alpes-Côte d’Azur, non loin de la limite avec Rhône-Alpes.
Bagnols-sur-Cèze se trouve en Languedoc, aux portes de la Provence, à une soixantaine de kilomètres à l'est des Cévennes.
Les villes de plus de 20 000 habitants les plus proches sont Avignon (une trentaine de kilomètres au sud), Nîmes (une cinquantaine de kilomètres au sud-ouest), Alès (une soixantaine de km à l'ouest) et Montélimar (une cinquantaine de km au nord). Orange se trouve en position symétrique de Bagnols par rapport au Rhône, à une vingtaine de kilomètres, mais seuls des axes secondaires relient ces deux villes.
Du point de vue touristique, on trouve dans un rayon de 60 km autour de Bagnols les gorges de l'Ardèche, la vallée de la Cèze, le mont Ventoux, le théâtre antique d'Orange, le Pont-du-Gard, le Duché d'Uzès, le palais des Papes d'Avignon, les Arènes de Nîmes et les Arènes d'Arles…