Sinsheim liegt im Herzen des Kraichgaus zwischen Heidelberg und Heilbronn und grenzt an die südlichen Ausläufer des vorderen Odenwalds. Durch die Stadt fließt die Elsenz, ein kleiner, überwiegend nicht schiffbarer, linker Nebenfluss des Neckars, der bei Neckargemünd mündet. Bei Neckargemünd ist die Elsenz auf einer Strecke von rund 250 m für kleine Wasserfahrzeuge befahrbar.
im Nordwesten Baden-Württembergs