Adıyaman'ın batısında yer almaktadır. Kuzeyinde Malatya, doğusunda Besni ve Tut İlçeleri, güneyinde Gaziantep, batısında Kahramanmaraş ili ile çevrilidir. Deniz seviyesinden yüksekliği 860 metre civarındadır. Gölbaşı ilçe olmadan önce bağlı olduğu Besni ile beraber 1933 yılına kadar Gaziantep`e, 1933 yılından 1954 yılına kadar ise Malatya iline bağli kalmıstır. 1958 yılında 700 nüfusu ile ilçe olmuş ve hızla gelişerek bugün merkez nüfusu 40000’e ulaşmıştır. Gölbaşı İlçesi Karadeniz ve Doğu Anadolu Bölgesini , Akdeniz'e bağlayan Devlet Karayolu ile DD'nin geçtiği bir güzergahta kurulduğundan, Malatya, Adıyaman, Gaziantep ve Kahramanmaraş illerini birbirine bağlayan bir kavşak konumundadır.

Bu yönüyle doğu ile batı arasında köprü konumundadır. Programda olan Kapıdere Yolu açıldığında Şanlıurfa ve Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nin Ankara’ya olan uzaklığı 183 km. daha azalacaktır. 30 köyü, 3 beldesi ile toplam nüfusu 70000 olan Gölbaşı, adını Gölün Başi kelimesinden almaktadir. biri ilçe merkezinde, ikisi çevre köylerde bulunan toplam 3 göl vardir. ilçe merkezinde bulunan göl çevresinde turizme yönelik tesisler , geniş ormanlık ve yeşil alan ile ilçe kenarından geçen Göksu Çayı bu cazibeyi artırmaktadır. Bu yönüyle de bölgenin mesire alanı durumundadır. Zaten GAP İdaresi de İlçeyi GAP Mesire Alanı ilan etmiştir. GAP Projesinin bir parçası olan Çatal Tepe Barajı'nın etüt çalışmaları devam etmektedir. Göksu Çayı'ndan pompalanarak göle akıtılan su Gaziantep’e içme suyu olarak verilmektedir.