Місто Барвінкове знаходиться на відстані 180 км від Харкова на березі річки Сухий Торець в місці впадання в неї річки Лукноваха (права притока), вище за течією на відстані в 3 км розташоване село Архангелівка, нижче за течією на відстані в 1 км розташоване село Веселе, в 2-х км — село Нікополь. Через місто проходять автомобільні дороги Т-2113, Т-2122 і залізниця, Станція Барвінкове
Город Барвенково находится на расстоянии 180 км от Харькова на берегу реки Сухой Торец в месте впадения в неё реки Лукноваха (правый приток), выше по течению на расстоянии в 3 км расположено село Архангеловка, ниже по течению на расстоянии в 1 км расположено село Веселое, в 2-х км — село Никополь. Через город проходят автомобильные дороги Т-2113, Т-2122 и железная дорога, станция Барвенково