多摩地区东端，邻接东京23区，东经139度31-39分、北纬35度39-42分，东西6.4 km、南北5.2 km。市区的近似鹰展翅后的形状。北边是武藏野市、东方是杉并区、东南是世田谷区、南侧是调布市、西边是府中市（并非邻接但距离非常近）、西北是小金井市。在东北位置上的井之头地区有由井之头池构成的井之头恩赐公园与井之头池，向东南方向流去的神田川是该池源流。此外，在三鹰站地下通过的玉川上水在与武藏野市的边界向东南方向流，自横切过井之头公园向地区流去。地区南侧有流经，流域的北侧有被称为国分寺崖线的河阶