เทศบาลเมืองศรีสัชนาลัยครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดของ 2 ตำบล ได้แก่ ตำบลท่าชัย ตั้งอยู่ฝั่งตะวันออกของแม่น้ำยม และตำบลศรีสัชนาลัย ตั้งอยู่ฝั่งตะวันตกของแม่น้ำยม จัดเป็นเทศบาลที่มีพื้นที่ครอบคลุมกว้างขวางที่สุดของจังหวัดสุโขทัย

• ทิศเหนือ ติดกับตำบลหนองอ้อ อำเภอศรีสัชนาลัย จังหวัดสุโขทัย
• ทิศใต้ ติดกับเทศบาลตำบลป่ากุมเกาะ อำเภอสวรรคโลก จังหวัดสุโขทัย
• ทิศตะวันออก ติดกับตำบลดงคู่ อำเภอศรีสัชนาลัย จังหวัดสุโขทัย และเทศบาลตำบลคลองยาง อำเภอสวรรคโลก จังหวัดสุโขทัย
• ทิศตะวันตก ติดกับตำบลสารจิตร อำเภอศรีสัชนาลัย จังหวัดสุโขทัย