Die Stadt liegt an der Mosel und hat über einen drei Kilometer langen Stichkanal Anschluss an den Canal des Vosges, der in Verbindung mit den Flüssen Saône und Rhône eine schiffbare Verbindung mit dem Mittelmeer und über den Rhein-Marne-Kanal zum Rhein herstellt. Heute wird die Kanalverbindung hauptsächlich von Sport- und Hausbooten genutzt; Épinal verfügt auch über einen Jachthafen. Über die Eisenbahnstrecke Lure-Nancy und über die in der Nähe der Stadt abzweigende Strecke nach Remiremont ist Épinal an das Schienennetz der SNCF angeschlossen. Mit dem Auto erreicht man die Stadt über die RN 57 von Metz bzw. von Besançon.

Man kann zwei recht unterschiedliche Landschaftsbilder östlich und westlich von Épinal feststellen. Der Westen ist von mit Laubwald bedeckten Hügeln geprägt. Der Osten liegt höher und zeigt mit Nadelwald bedecktes Granit- und Sandsteingebirge. Die höchstgelegenen Gebiete sind Teil des „Parc naturel régional des Ballons des Vosges".