Dayton nằm tại tọa độ 39°45′32″B 84°11′30″T / 39,75889°B 84,19167°T / 39.75889; -84.19167Tọa độ: 39°45′32″B 84°11′30″T / 39,75889°B 84,19167°T / 39.75889; -84.19167 (39,758889, −84,191667).[21]

Theo Cục Thống kê Dân số Hoa Kỳ, thành phố này có tổng diện tích là 146,6 km² (56,6 sq mi). Trong đó, 144,3 km² (55,7 sq mi) là đất và 2,3 km² (0,9 sq mi) là nước. Diện tích mặt nước chiếm 1,59% tổng diện tích. Thành phố này nằm 225 m (738 ft) trên mực nước biển.