Armenia ligger mellom 38° 51' og 41° 16' nordlig bredde, 43° 29' og 46° 37' østlig lengde. Nesten hele Armenia ligger i Kaukasus. Det er et fjelland, 90 % av landet ligger høyere enn 1000 moh. Fjellkjedene i nord er over 3000 m høye. I landet finnes det mange utdødde vulkaner. Den inaktive vulkanen Aragats (4090 m), som ligger i nordvest, er den høyeste toppen. Jordskjelv utgjør fremdeles en betydelig risiko i landet, og det inntreffer ofte jordskjelv der. Lenger øst ligger Armenias største innsjø Sevansjøen 1900 meter over havet og med en flate på 1 417 km². Elven Aras, som er den landets lengste, renner gjennom slettelandet i sørøstlig retning og danner grensen mot Tyrkia. Helt i sør ligger Iran.