Giresun dağlarının güney eteklerinde, Avutmuş çayı vadisinin kuzey yamaçlarında kurulmuştur. Şehrin kurulduğu kesit 2000 m. Rakımlı Meryem dağı ile, 1568 rakımlı Kale Tepe arasındaki boyun noktasında ve kale tepe eteklerinde yer almaktadır. Giresun' a 118 Km. uzaklıkta yer alan ilçenin yükseltisi 1350 metredir.
Şebinkarahisar ilçesi 1349 Kilometrekaredir. Bu sahanın 31 kilometrekarelik kısmı Kılıçkaya Barajı tarafından kapatılmaktadır.
Kuzeyde Dereli, Doğuda Alucra, Güneyde Suşehri, Batıda Koyulhisar ilçelerine komşu olan Şebinkarahisar' da yan kurak iç Anadolu iklimi ile nemli Karadeniz iklimi arasında sıcaklık ve karasallık karakterleri açısından iç bölgeye, buharlaşma, nem ve yağış miktarları açısından Karadeniz iklimine yakınlaşan bir geçiş iklimi yaşanmaktadır. Yıllık ortalama sıcaklık 9 derece, ortalama yağış miktarı 573 mm. dir.
Hakim ruzgar yönü kuzeydoğudur. En önemli akarsu Kelkit çayıdır. Bunun dışında Avutmuş çayı, Musluca, Alişar, Asarcık, Soğulcuk dereleri de vardır. Kılıçkaya baraj gölüne dökülen Darabul ve Çatırma dereleri de önemlidir. Su kaynağı olarak 45 dere kullanılabilecek durumdadır. Bölgede küçük küçük çok sayıda göl de bulunmaktadır. 31 Km’lik yer kaplayan Kılıçkaya Baraj gölü çevrede oldukça büyük bir önem arz eder.
Dağlar arasında, Karagöl dağlan, Avşar tepe, Herek dağı, Tutak dağı, Erimez tepe, Hevlekmaşatlık tepe önemlidir. Bu dağlık kütle bir yandan da yayla sahasını oluşturmaktadır.
Şebinkarahisar’daki orman arazisinin alanı 34.580 hektardır. Ancak gerçek orman bitki Örtüsü ile kaplı olan saha 25 bin hektardır. Orman bitki örtüsü arasında, Sarıçam, Köknar, Kavak, Meşe başta gelir.
En yaygın toprak türü kahverengi topraktır. Çıplak kayalık ve molozlar yörede bolca bulunmaktadır.