Козлодуй е разположен край река Дунав, на 7 км от вливането на река Огоста в река Дунав, срещу втория по големина едноименен български остров. Намира се на 196 северно от София, на 42 км източно от Лом на 15 км северозападно от Мизия и на 80 км северно от Враца.

На 5 км северозападно от центъра на Козлодуй се намира обширният и добре оформен Ботев парк, който е създаден на мястото, където през май 1876 година Христо Ботев и неговата чета слизат на родна земя. Има висок каменен обелиск, издигнат през 1936 година, с надпис "Той не умира". На Крушовския баир с вечнозелени кипариси са изписани инициалите Хр.Б., откъде и тръгва 120-километровата алея по
пътя на Ботевата чета до връх Околчица. В града се намира хотел-ресторантът "Радецки", с уреден музей в западното му крило.

Първоначалното селище е било разположено на 3 км западно от река Огоста, в местноста Четате. В близост до града, източно от местността Магура Петра, личат останките от римското укрепление Регуанум, а между Козлодуй и Хайреден са запазени части от старобългарски отбранителен Хайредински окоп. Козлодуй се свързва с името на безсмъртния българин Христо Ботев. На 17 май 1876 г. от австроунгарският параход "Радецки" слизат на Козлодуйския бряг над 200 български момци, начело с войводата Христо Ботев. На 2 юни 1876 година войводата пада убит около връх Околчица, четата е разбита на малки групички и унищожена в различни краища на България. През 1974 година край града е изградена първата атомна електроцентрала в България и на Балканския полуостров.