Amesbury er lokalisert i sørlige Wiltshire, 11 km nord for Salisbury ved motorveien A345. Den er lokalisert i elvedalen til elven Avon ved den sørlige utkanten av Salisbury-sletten og har historisk blitt betraktet som et viktig vadested for å krysse elven på veien fra London til Warminster og Exeter. Det har fortsatt videre fram til i dag med byggingen av veien A303 over Avon ved siden av byen. Opprinnelig utviklet byen seg rundt enger som periodevis ble kontrollert oversvømmet ved siden av flere buer i elven, men har over tid spredt seg til høyder og øser i dalen og absorbert en del av den militære flyplassen ved Boscombe Down.