Cocentaina liegt im Landesinneren der Provinz Alicante, eingebettet zwischen Bergen am Fuße des Naturparks Serra Mariola. Die Stadt befindet sich nur wenige Kilometer nordwestlich von Alcoy und etwa eine Stunde Fahrtzeit von der Mittelmeerküste und der Stadt Alicante entfernt.
Die Lage zwischen Bergen und Ebenen verleiht Cocentaina ein besonderes landschaftliches Flair. Der nahegelegene Naturpark Serra Mariola bietet Wander- und Radwege sowie eine reiche Flora mit vielen Heil- und Aromapflanzen. Dies macht die Stadt besonders attraktiv für Naturliebhaber und Aktivtouristen.
Das Klima ist mediterran mit kontinentalen Einflüssen. Die Sommer sind warm, aber durch die Höhenlage angenehmer als in vielen anderen Regionen Spaniens. Die Winter sind mild mit seltenem Frost. Die besten Reisezeiten sind Frühling und Herbst, besonders rund um die großen Veranstaltungen der Stadt.