Sosúa ligt aan de Sosúa-baai, een kleine baai met twee landtongen: in het oosten ligt Punta Sosúa ("punta" is een Spaans woord dat in dit geval een landtong betekent) dat door Columbus bij zijn eerste bezoek aan het eiland Punta Seca ("Droge landtong") werd genoemd; en in het westen ligt Punta Payne, voor het Sosúa-strand.
De baai is verdeeld in twee kleinere baaien:
- De westelijke kleine baai, of Puerto Chiquito; het is de kleinste van de twee delen van de baai en is waar de Sosua rivier eindigt.
- Het oostelijke deel, Puerto Grande of gewoonlijk Puerto Sosúa genoemd, is groter en werd in het verleden gebruikt als haven; het strand van Sosúa ligt hier.
Sosúa heeft een totale oppervlakte van 152,0 km2 , ongeveer 8,4% van de totale oppervlakte van de provincie Puerto Plata. De stad ligt op ongeveer 8,6 km van de internationale luchthaven van Puerto Plata.