Dommartin-le-Coq liegt etwa 28 Kilometer nordnordöstlich von Troyes an der Aube, die die Gemeinde im Südwesten begrenzt. Umgeben wird Dommartin-le-Coq von den Nachbargemeinden Vaucogne im Norden, Jasseines im Osten, Brillecourt im Süden und Südosten, Coclois im Südwesten, Nogent-sur-Aube im Westen sowie Morembert im Nordwesten.