Esztergom a Dunántúlon a Pilis-hegységlábánál, a Visegrádi hegységtől nyugatra,Komárom-Esztergom megye észak-keleti részén fekszik, a Duna folyó jobb partján, a Szlovákiához tartozó Párkány várossal szemben. A Dunakanyar legfelső városának szokták nevezni. Az EU-normához igazodó területi felosztás szerint a Közép-Dunántúli Régióhoz tartozik, turisztikai szempontból pedig aBudapest–Közép-Duna-vidék turisztikai régióhoz. A Duna félkörben fogja körbe a várost, és két ágra szakadva alkotja a Prímás-szigetet. Az óvárosra kelet-nyugat irányú beszorítottság jellemző. Nyugatról a Duna, Keletről pedig a Vaskapu fogja közre, ezért jellemző rá az észak-déli irányú kiterjedés. Az óvárostól 5 km-re délre fekszik Kertváros, ahol a város lakosságának közel ötöde él.

• Szigetek Esztergom közigazgatási határain belül található szigetek, a Duna folyásának megfelelően: Körtvélyesi-sziget, Nyáros-sziget, a Táti-sziget 0947 helyrajzi számú része, Csitri sziget, Prímás-sziget, Helemba-sziget, Dédai-sziget, Törpe-sziget.

A 0956 helyrajzi számú szigetet, ami a Helemba-sziget felett volt, mára elmosta a Duna. A 2008 novemberében Tát nagyközséggel történt közigazgatási területek cseréje folyamán az egyes szigetek ahhoz a településhez kerültek, amelyikhez a nagyobb részük tartozott. APrímás-sziget eredetileg két szigetből állt: a Prímás- és a Vízivárosi-sziget. Ezek nagyon közel voltak egymáshoz, így amikor egy cementet szállító hajó elsüllyedt a Dunán a századfordulón, a két sziget közötti csatornát Víziváros település megbízásából feltöltötték a cementtel. A sziget ezen részét hívják ma Kutyaszorítónak.

• Fontosabb állóvizek (északról délre): Halas tó, Mini tó, Fürdő tó, Kerek tó, Dédai-tó, Bíróréti-tó, Bottyán tó, Palatinus-tó (A Bottyán tó nevéről bővebben az Esztergom története cikkben olvashatsz)
• Fontosabb folyóvizek Duna 18 km hosszan, Kis-Duna, Csenke-patak, Kincses-patak, Szent János- vagy Szentléleki-patak, Diósvölgyi-patak, Kenyérmezői-patak, Fári-kút, a Cigány- és a Hármas-kút. A Duna bal partján, a várossal szemben torkollik a Dunába a Garam, és tőle nem messze az Ipoly.
• Hegyek Az óváros legmagasabb pontja, legidősebb képződménye és egyben központja a 157 m magas, dolomitból álló Várhegy. Ezzel szomszédos a Szent Tamás-hegy, mely a várost keretező dombvidék egyik tagja. E dombvidék felszíne keleti irányban lépcsőzetesen emelkedik, részei: Elő-hegy (176 m), Szent János-kút (175 m), Orbán-kápolna (179 m), Kusztus (237 m), Sípolóhegy (318 m), Kis-kúria hegy (317 m), Sas-hegy (322 m) és a Vaskapu (406 m). A Szent Tamás-hegy, a Várhegy és a Kis-Duna-ág között törnek fel Esztergom hévforrásai. Valamennyiből hévízzel kevert karsztvíz tör föl, hőmérsékletük 29 °C körül mozog. Ezek a források táplálják a város strandját, és erre épült a város új termál- és élményfürdője. A Várheggyel szemben lévő egykori Szent György-hegyet a bazilika építésekor elhordták.
• 2005 óta a Duna–Ipoly Nemzeti Park székhelye Esztergom, bár az igazgatóság továbbra is Budapesten működik.