桃园区的东南部。大树林区与区内两个次分区接壤：北、西面的市中区和东北面的会稽区，东、南、东南面则为桃园区边界，分别与龟山区、八德区、新北市莺歌区接壤。全国旅客量第二大的台铁车站桃园车站位于大树林区与市中区的交界处，在大树林侧形成了后站商圈。此地亦有桃园客运总站的设立，使得大树林区成为桃园市公车的重要枢纽之一。
范围.
传统地域.大树林区涵盖了日治时期（1920年以后）新竹州桃园郡桃园街的以下大字：
区划人口.大树林区涵盖了今日桃园