Сілламяэ размешчаны ў паўночна-ўсходняй Эстоніі, у Іда-Вірумааскім павеце, на беразе Фінскага заліва, у месцы ўпадзення ў яго ракі Сыткэ, недалёка ад эстонска-расійскай мяжы. Адлегласць Сілламяэ да Таліна — 186 км, да Нарвы — 25 км, да Санкт-Пецярбурга — 170 км. Праз горад праходзіць шаша Талін — Нарва — Санкт-Пецярбург.