İstanbul'un Avrupa yakasında, batı sınırlarındaki ilçesidir. Hem Marmara'ya, hem de Karadeniz'e kıyısı vardır. Güneyde Büyükçekmece'ye, batıda ise Silivri'ye ve Tekirdağ iline komşudur. Doğudaki komşuları, Avcılar, Küçükçekmece ilçeleri ile Gaziosmanpaşa ve Eyüp mücavir alanlarıdır. Yüzölçümü 1.502 kilometrekaredir. Yüzölçümü itibarıyla İstanbul'un en büyük ilçesidir.
İlçenin Karadeniz kıyısında Kuzey kesiminde Istranca dağları nın devamı olan ormanlarla kaplı yükseltiler yer alır. Bunların Güneyinde verimli ovalar başlar. İstanbul un içme suyu ilçe sınırları içindeki Terkoz gölü ve Büyükçekmece baraj gölünden sağlanır. Istranca deresi başta olmak üzere Terkoz gölüne su taşıyan birçok irili ufaklı dere vardır. Kent Güney batısında 330 metreye kadar yükselen ve Istranca dağlarının devamı olan tepelerin ova ile birleştiği alanda kurulmuştur