Bitterfeld ist ein Ortsteil der Stadt Bitterfeld-Wolfen im Landkreis Anhalt-Bitterfeld in Sachsen-Anhalt und ein Zentrum der chemischen Industrie. Bis zum 30. Juni 2007 war Bitterfeld eine eigenständige Stadt und Kreisstadt des Landkreises Bitterfeld. Bitterfeld liegt etwa 25 km nordöstlich von Halle (Saale) und etwa 35 km nördlich von Leipzig. Östlich befindet sich der Muldestausee. Im Norden schließt sich der Ortsteil Wolfen und südöstlich der Stadt die Goitzsche an, ein Naturschutzgebiet mit 24 km² Wasserfläche.
Die durchschnittliche Lufttemperatur in Bitterfeld beträgt 10,0 °C, der Jahresniederschlag 516 Millimeter. Er ist damit extrem niedrig, er fällt in das untere Zwanzigstel der in Deutschland erfassten Werte. Der trockenste Monat ist der Februar, die meisten Niederschläge fallen im Juni. Im Juni fällt doppelt soviel Niederschlag wie im Februar. Die Niederschläge variieren kaum und sind gleichmäßig über das Jahr verteilt.
Bitterfeld ist am 1. Juli 2007 mit der Nachbarstadt Wolfen und den Gemeinden Greppin, Holzweißig und Thalheim zur neu gegründeten Stadt Bitterfeld-Wolfen fusioniert. Die Stadt Bitterfeld-Wolfen fusionierte planmäßig am 1. September 2009 mit Bobbau (laut Bürgeranhörung waren 54 % der Einwohner Bobbaus gegen die Fusion mit Bitterfeld-Wolfen). Die Stadt Bitterfeld-Wolfen hat Ende 2010 ca. 45.000 Einwohner und ist damit die fünftgrößte Stadt Sachsen-Anhalts. Zudem schlossen sich im Zuge des Kreisgebietsreform in Sachsen-Anhalt die Landkreise Bitterfeld und Köthen mit großen Teilen des Landkreises Anhalt-Zerbst zum Landkreis Anhalt-Bitterfeld zusammen.
Das Bitterfeld-Syndrom bezeichnet eine anthropogen bedingte Bodendegradation durch lokale Kontamination, Abfallakkumulation und Altlasten. In Bitterfeld wurde dieses Syndrom erstmals in den 1990er-Jahren diagnostiziert. Die Ursachen für die starken Umweltprobleme in Bitterfeld lagen in der Ansiedelung von Chemieindustrie ohne ausreichende Umweltschutzmaßnahmen. Dies führt zu ökologischen Störungen und erhöhten Gesundheitsgefährdungen bei Menschen.