Ariano Irpino si trova nell'Appennino campano, a cavallo tra Campania e Puglia, in una posizione quasi equidistante tra i mari Tirreno ed Adriatico.

Il territorio rivela una natura particolarmente impervia ed esposta ai venti con un'altitudine che varia tra i 179 e gli 811 m s.l.m. tra piccole valli e rilievi scoscesi dove non mancano i dirupi. Fa eccezione l'area orientale che assume una conformazione abbastanza regolare.
Il centro cittadino sorge su tre colli, Calvario, Castello e San Bartolomeo, i quali vanno a formare un rilevo montuoso a forma di sella che tocca gli 817 metri d'altezza sulla sommità del castello.

Per via di tale conformazione orografica Ariano è anche conosciuta col nome di Città del Tricolle. Il centro storico si sviluppa, quindi, in una posizione sopraelevata rispetto alle valli circostanti. Dai punti più panoramici del centro, in particolare dal castello e dalla villa comunale, è possibile ammirare ad ovest i massicci del Taburno e del Partenio, a sud la Baronia di Vico, il Vulture e l'altopiano del Formicoso, ad est il Subappennino Dauno e a nord i Monti del Matese e la Valle del Fortore.
Il territorio è attraversato da due torrenti, il Cervaro e la Fiumarella, mentre i fiumi Ufita e Miscano lo lambiscono.
Trovandosi nell'entroterra campano, Ariano è caratterizzato da un clima di tipo temperato freddo in cui, come testimoniato dalla classificazione climatica estrema, ad inverni rigidi si alternano estati miti.
Le precipitazioni non sono molto abbondanti e si attestano sopra i 600 mm annui, mentre nella parte occidentale della provincia superano i 1200 mm. Durante l'inverno sono possibili le nevicate, anche se di solito non sono né frequenti né abbondanti.

In base alla media trentennale di riferimento 1961-1990, la temperatura media del mese più freddo, gennaio, si attesta a +3,8 °C; quella del mese più caldo, agosto, è di +21,6 °C.