Doğup büyüdüğüm şehir olan Osmancık; Karadeniz Bölgesi'nde, Orta Karadeniz ve Batı Karadeniz Bölümü'nün kesiştiği yerde bulunur. Çorum'un kuzeyindedir. İç Anadolu Bölgesi ile Samsun-İstanbul yolunun birleştiği noktada yer alır. Kuzeydoğusunda Samsun, doğusunda Amasya ve kuzeybatısında Sinop illerine komşu bir konumdadır. Kızılırmak havzası üzerinde bulunmaktadır.
Arazi yapısına metamorfik ve volkanik kütleler hakimdir. Bunun dışında tortul kütlelere de rastlanmaktadır. Üçüncü zamanın en önemli kütlelerinden olan jips, kireçtaşı ve kaya tuzu yataklarıyla, karbon miktarı %5 oranına kadar yükselen zengin linyit yataklarına rastlanmaktadır. Yaylabaşı ve Kumbaba köyleri linyit bakımından zengindir ve özel işletmeler linyit üretim faaliyetlerine devam etmektedirler.
Osmancık, jeolojik yapısı nedeniyle Kuzey Anadolu Fay Hattı güzergâhında yer aldığından 1. dereceden deprem kuşağında yer almaktadır. Osmancık aynı zamanda İstanbul, Erzurum ve devamı İran'a kadar uzanan tarihi İpek Yolu'nun üzerinde bulunmaktadır. Günümüzde Doğu Anadolu'yu ve Karadeniz'i İstanbul'a bağlayan en kestirme otoban Osmancık'tan geçer. Bu yolun bir özelliği daha vardır; İran'dan İstanbul'a kadar uzanan Kuzey Anadolu Fay Hattı'nı takip eder. Bu yüzden depren kuşağı açısından 1. sırada yer alır.
İlçenin en önemli vadisi Kızılırmak vadisidir. Çok verimli olan bu vadi boyunca irili ufaklı tepeler ve dağlar, Kızılırmak'a paralel bir şekilde uzanır. Bu dağların en önemlileri Çal ve Ada dağlarıdır. Çal dağlarının en yüksek tepesi Büyük Çal 1750 metre, Adadağ serisinin en yüksek tepesi Dedeçal 1770 metredir. Osmancık'ı çevreleyen dağların en yükseği 1864 metreyle İnegöl dağıdır.
İç Anadolu ve Karadeniz arasında geçiş ikliminin olduğu bölgede yer aldığından ılıman iklim yapısına sahiptir. Genel olarak yazlar sıcak ve kurak, kışlar ise ılık ve yağışlıdır. İlkbahar ve sonbahar uzun sürer. Yağışlar genellikle ilkbaharda görülür. Yıllık ortalama yağış miktarı 368 mm'dir.
Osmancık oldukça zengin bir akarsu ağına sahiptir. Bu ağın en büyük akarsuyu Kızılırmak'tır. Nehrin ilçe sınırları içindeki uzunluğu 80. km'dir. Osmancık'a girmeden ve girdikten sonraki toprak yapısı sebebiyle rengi kızıl, yer yer sarıdır. Kızılırmak'a karışan diğer akarsular Kavşak Çayı, İncesu Deresi, Karalar ve Yukarı Zeytin dereleridir.
Bitki örtüsü dağlık bölgelerde çam, meşe ve ardıç ormanları, bunların haricinde kalan yerlerde ise step şeklindedir.
