西安市区平均海拔400米，最高处的南部原区690米，最低处临近渭河滩地区为307米，地势大体东南高，西北与西南低。西安市境内海拔高度差异悬殊位居全国各城市之冠，巍峨峻峭、群峰竞秀的秦岭山地与坦荡舒展、平畴沃野的渭河平原界线分明，构成西安市的地貌主体。

西安市位于渭河流域中部关中盆地，东经107.40度-109.49度和北纬33.42度-34.45度之间，北临渭河和黄土高原，南邻秦岭，东以零河和灞源山地为界，与华县、渭南市、商州市、洛南县相接；西以太白山地及青化黄土台塬为界，与眉县、太白县接壤；南至北秦岭主脊，与佛坪县、宁陕县、柞水县分界；北至渭河，东北跨渭河，与咸阳市区、杨凌区和三原、泾阳、兴平、武功、扶风、富平等县(市)相邻。

辖境东西长约204公里，南北宽约116公里，全市下辖11区2县，西安面积10108平方公里，其中市区面积1066平方公里。