Colditz befindet sich am Nordrand des Mittelsächsischen Hügellands an der Zwickauer Mulde, welche sich wenige Kilometer nördlich der Kernstadt im Ortsteil Sermuth mit der Freiberger Mulde zur Mulde vereinigt. Westlich der Stadt befindet sich der Colditzer Forst, an den sich nördlich der Glastener Forst mit der Parthequelle nahtlos anschließt. Nordöstlich von Colditz befindet sich jenseits der Freiberger Mulde mit dem Thümmlitzwald ein weiteres Forstgebiet, ebenso im Südosten in Richtung Geringswalde.