İç Anadolu Bölgesi’nin Orta Kızılırmak Bölümü’nde yer alan Kırıkkale’nin batısında Ankara, doğusunda Çorum ve Yozgat, kuzeyinde Çankırı, güneyinde ise Kırşehir yer alır. Ankara’ya 78 kilometre, İstanbul’a 525 kilometre, Kayseri’ye 245 kilometre mesafededir. İl topraklarının kuzeyinde Karagüney Dağı, batısında Küre Dağı, orta kesimde ise Denek Dağı bulunmaktadır. Kırıkkale ilindeki en önemli akarsu Kızılırmak’tır. Sivas’ın Zara ilçesindeki dağlardan doğan Kızılırmak, Kırıkkale’nin Çelebi ilçesinden başlayarak il topraklarına girer ve Çankırı Kırıkkale il sınırını oluşturur. Kızılırmak’ın kollarından biri olan Delice Çayı ile birlikte Çoruhözü ve Okun Deresi şehrin diğer akarsuları arasında yer almaktadır. Kızılırmak’ın üzerine kurulan Kapulukaya Barajı Kırıkkale’dedir. İlde doğal göl bulunmazken Kapulukaya Baraj Göleti şehirde bulunan en büyük yapay göldür.
