Nalazi se u severozapadnom delu Srbije, u Podrinju i Jadarskom kraju, sa desne strane donje Drine. Smeštena je u severozapadnom podnožju planine Gučeva,  na nadmorskoj visini od samo 128 metara. Južno od lečilišta diže se Vasino brdo (270 m), a na jugoistoku je najviša tačka Gučeva - Crnivrh sa visinom od 779 m. Od Loznice je udaljena [est kilometara a od Zvornika 19 km. Banja je, pored puta i pruge Šabac-Zvornik, utonula u park i šumu listo­padnog i četinarskog drveća. Zeleni pojas banje nastavlja se na šumu. Pored kompaktnog naselja Banja Koviljača, južno, nalazi se selo Gornja Koviljača.

Podneblje Koviljače je umereno kontinentalno. Šume čine vazduh čistim i svežim, omorine i žega nema, a večeri su sveže pod uticajem planine i Drine. Vetrovi su retki i slabi, kao i magle. Najčešći je jugozapadni vetar, koji duva niz dolinu Drine. Vetar sa Gučeva osvežava vazduh u Banji naročito u letnjim večerima. Prijatno podneblje daje Koviljači karakter vazdušnog, odnosno kli­matskog mesta, iako leži nisko. To termalno-mineralnom lečilištu povećava ugled i daje značaj balneo-turističkog mesta.

Blizina Drine je višestruko značajna za Koviljaču, zbog obilja vode, pla­ža, mogućnosti ribolova, saobraćajnica pored reke i dr. Još krajem prve de­cenije prošlog veka, pored Drine je izgradjena pruga uskog koloseka Šabac- Koviljača. Sada je to pruga normalnog koloseka, koja se  "slepo završava" kod Zvornika, ali omogućuje železničku vezu Banje sa vojvodjanskim  naseljima. Stari makadamski put, ranije prašnjav i blatnjav, uzan i izro­van, modernizovan je (asfaltiran i proširen), ali se na više mesta ukršta sa prugom u istom nivou. Ranije je kod Koviljače postojala skela na Drini ("Smrdan skela"). Mostovi preko reke nalaze se uzvodno od Koviljače, kod Zvor­nika, i nizvodno kod Bešnice, te omogućuju vezu sa Bosnom.