Sinzig liegt im unteren Ahrtal im linksrheinischen Teil des Unteren Mittelrheingebiets zwei Kilometer westlich des Flusses im Norden von Rheinland-Pfalz, etwa zehn Kilometer von der nordrhein-westfälischen Landesgrenze entfernt. Die nächstgelegenen Großstädte sind Bonn (ca. 20 Kilometer nordwestlich) und Koblenz (ca. 30 Kilometer südöstlich). Die Stadt wird östlich vom Rhein begrenzt, ansonsten ist sie von Bergen umgeben, die zur Osteifel gehören. Westlich des Stadtzentrums erhebt sich der Hellenberg