Loitz liegt im westlichen Teil Vorpommerns an der Peene und deren ebener Niedermoorlandschaft. Östlich der Stadt mündet das Tal der Schwinge in das Urstromtal des Ibitzgrabens, der weiter südöstlich der Stadt dann in die Peene mündet. In der Nähe des Ortsteiles Drosedow befindet sich das Waldgebiet Drosedower Wald. Hier liegt auch das Naturschutzgebiet Kronwald. Umliegende Städte sind Demmin, Greifswald, Jarmen und Grimmen.
