Château-l’Abbaye befindet sich in Französisch-Flandern nahe der belgischen Grenze an den kanalisierten Flüssen Schelde und Scarpe, zwölf Kilometer nordnordwestlich von Valenciennes und 28 Kilometer südöstlich von Lille. Im Westen durchquert die Grande Traitoire das Gemeindegebiet und mündet in die Scarpe.