העיר ממוקמת באזור גבעות יהודה, משקיפה אל שפלת לוד ממערב ואל הרי ירושלים ממזרח. הגבעות בעיר מתנשאות לרום הנע בין 220 ל־300 מטר, ובהן גבעות כגון גבעת ברפיליה (239 מטר), גבעת שר (253 מטר) וגבעת התיתורה (כ־290 מטר). נקודות הציון הגבוהות ביותר (כ־300 מטר) נמצאות סמוך לצומת שילת, ברחוב מגדל הלבנון ובסמוך לגבעת הברושים בין מכבים לרעות.
האקלים בעיר הוא אקלים ים־תיכוני, הנפוץ במדינות שלאורך חופי הים התיכון, ומתאפיין בחורף גשום וקיץ יבש. ערוצי הנחלים והוואדיות מתמלאים מים וזורמים רק כאשר יורד גשם בעונת החורף. מסביב לעיר נפוצה צמחיית חורש ים־תיכוני.
שטח העיר נמצא במסדרון האקולוגי.
גבולות השטח המוניציפלי.
מצפון גובלת העיר במושבים שילת וכפר רות, במזרח בכפר הפלסטיני בית סירא, בדרום בקיבוץ שעלבים וביישוב הקהילתי נוף איילון ובמערב ביער בן שמן. לגבי חלק מגבולות השטח המוניציפלי של העיר קיימות מחלוקות משפטיות:
היסטוריה.
ימיה הראשונים של העיר המאוחדת מודיעין־מכבים־רעות החלו ביוזמה של הוגה רעיון המכביה יוסף יקותיאלי, שעשה צעדים ראשונים לתכנון עיר באזור מודיעין, אך יוזמתו לא קרמה עור וגידים. שמו הונצח בכיכר יקותיאלי שבמכבים.
ב־1985 החלה תנועת מכבי העולמית, בראשות הד"ר ישראל פלד, שהפך אזרח כבוד ותושב המקום, בהקמה בפועל של יישוב צמוד קרקע בשם מכבים. באותה שנה התקבלה במקביל החלטת ממשלה עקרונית על הקמת עיר באזור.
ב־1990 אושרה באופן רשמי, במועצה לתכנון ובנייה, הקמת העיר על שטח של 30,000 דונם. כצעד ראשון, החלה הקמתו של יישוב צמוד קרקע נוסף בגבעה הסמוכה למכבים בשם רעות. יוזמת ההקמה של היישוב הייתה עמותה מטעם צבא הגנה לישראל שייעדה את המגורים במקום למשרתי כוחות הביטחון. באפריל אותה שנה הוקמה מועצה מקומית מאוחדת לשני היישובים בשם מכבים־רעות.
ב־1994 החלו עבודות הפיתוח של היישוב העירוני מודיעין וב־1996 החל אכלוס העיר. גם היישוב מודיעין הוכר כמועצה מקומית וב־2001 עם הגידול במספר התושבים הוכרז כעיר.
הקמת העיר לוותה בביקורת. המתנגדים טענו שהקמת יישוב נוסף בשפלת יהודה תפגע בערים חלשות סמוכות כגון לוד ורמלה, ושהקמת העיר פוגעת באתרים ארכאולוגיים רבים הנמצאים באזור, פוגעת בנוף ובטבע, ובבעלי החיים החיים באזור יער בן שמן.
איחוד מודיעין ומכבים־רעות.
בשנת 2003 החליט משרד הפנים על איחוד היישובים והוכרזה העיר מודיעין־מכבים־רעות. מכבים ורעות הפכו לרובע עירוני בעיר, למרות התנגדותם של חלק מתושבי מכבים־רעות, בין השאר עקב אופייה העירוני של מודיעין והמעבר מתרבות יישוב מקומי אל עיר גדולה.
תושבי מכבים־רעות התנגדו להקמת מודיעין עוד בטרם הוקמה בטענה שהעיר תפגע באיכות חייהם. עם קבלת ההחלטה על האיחוד עם מודיעין ניהלו תושבים ממכבים־רעות מאבק לביטול האיחוד אך ללא הצלחה. גם מספר שנים לאחר האיחוד נשמעו לעיתים קרובות ביקורות של תושבי מכבים־רעות על התנהלות העירייה המאוחדת. כמו כן, גם פעולות העירייה הנעשות לטובת שילוב היישובים זוכות להבעת מחאה מצד מנהלי המאבק לביטול האיחוד. נושאים המעסיקים את מנהלי המאבק כוללים לדוגמה טענות על בניית כביש עוקף רעות (שכונה 11/12) הפוגע לטענתם באיכות חיי התושבים הסמוכים והתוכניות לבנייה בגבעות מדרום למודיעין, מחסומים על כביש יאיר פרג ומעברים חסומים בין שכונת השבטים (בוכמן) ורעות. מחלוקות אלו היוו בעיה מרכזית למשך מספר שנים, אך עם התפתחותה של העיר השלימו הצדדים עם האיחוד כעובדה מוגמרת.
תכנון עירוני וסביבה.
העיר מודיעין תוכננה כולה מראש במטרה להיות עיר מחוז גדולה בין ירושלים לתל אביב. היוזמה להקמת העיר הייתה של מנהלת אגף תכנון ופיתוח במשרד השיכון, סופיה אלדור. את תוכנית המתאר של העיר תכנן האדריכל משה ספדיה.
על תכנון העיר קיימת ביקורת קשה הטוענת כי העיר שהתפתחה היא פרבר שינה נוסף ולא עיר בעלת מאפיינים המעודדים דפוסי התנהגות עירוניים מקיימים. בעיר קיימת בנייה מרקמית ורוויה הצמודה לקו הרחוב, אך לא קיימים בה רחובות רבים הכוללים חזיתות מסחריות בקומת הרחוב ושימושי הקרקע בה יחסית מופרדים. ביקורת נוספת היא שהעיר קמה ללא קשר או זיקה להיסטוריה של המקום. על רקע ביקורת זו קודמו פרויקט המע"ר ותוכנית המתאר העתידית להרחבת העיר הכוללת עקרונות תכנוניים המעודדים הליכה.
החברה להגנת הטבע הזהירה שהתפתחות העיר עלולה להזיק לסביבתו של יער בן שמן הנמצא בצמוד אל העיר ואל הערים השכנות הוותיקות, לוד ורמלה, משום שתגרום לעזיבתם של תושבים ממעמד סוציו־אקונומי גבוה ובכך תחליש אותן. בנוסף, הזהירו מתכנני ערים את משרד השיכון כי הקמתם של אזורי תעשייה חדשים בעיר תגרום להיחלשותם של אזורי תעשייה קיימים ביישובים שמסביב לעיר, כולל של יישובים בסביבת העיר כגון האזור המסחרי בצומת שילת. בנוסף - ישנם סקרים ארכאולוגיים וחפירות הצלה הנערכות מידי כמה שנים באזור העיר.
במודיעין כל הרחובות הוקמו על גבי הטופוגרפיה ההררית של הגבעות כאשר כל השדרות בנויות בתחתית העמקים של הגבעות וגם בעלות שם של עמקים ברחבי הארץ לעומת ראשי הגבעות שהוקמו בצורת מעגלים ונושאים שמות של מגדלים. רוב השירותים המסחריים והציבוריים בעיר נמצאים בתוך השדרות ולא בצדדי השדרות כמקובל ברוב הערים. בנוסף, כאשר תכננו את המרכזים המסחריים הראשונים בעיר, רצה המתכנן שהם יפנו אל הצדדים של שדרה עם הפנים אל הרחוב, לאחר מאבק של תושביה העתידיים הראשונים של העיר הוחלט כי כל המרכזים המסחריים במרכזי השדרות יפנו עם הפנים אל השדרות ולא אל הצדדים וזאת במטרה למנוע רעש לכיוון בתי המגורים. כל המרכזים המסחריים בעיר הם בעלי קומה אחת או שתי קומות עם מראה שכונתי ועם רחבה פנימית מרכזית שאליה פונות כל החנויות. חלק מן השדרות בעמקים עוברות בתוואי יובלים שמתנקזים אל נחל ענבה.
כל השדרות בעיר משמשות בתור צירי העיר הראשיים. הן מתחילות מהכיכר המרכזית המכונה כיכר התחבורה שבה נמצאת תחנת הרכבת "מודיעין מרכז" ותחנת האוטובוסים המרכזית. שדרות החשמונאים הן ציר התנועה הראשי החוצה את העיר מצפון לדרום, שסמוך אליו עתיד לקום מרכז העסקים הראשי של העיר. הפארק העירוני המתחיל בכיכר המרכזית של העיר היושב מסביב לערוץ נחל ענבה תוכנן להתרחב לגבעה הצמודה לכביש הראשי אך שטח זה הוקצה לבסוף לשכונת מגורים בשם "שכונת הציפורים". הפארק העירוני אמור להתרחב בעתיד עד כביש מספר 1 במערב בסמוך אל מחלף ענבה ולכלול בתוכו אתרים ארכאולוגיים.
בשנת 2009 זכתה העיר ב"דגל היופי" בתחרות קריה יפה לישראל של המועצה לישראל יפה. בדרום העיר נבנה סקייט פארק מוריה, שהוא ה"סקייט פארק" הגדול בישראל.
בשנת 2022 ועדת המשנה של המועצה הארצית אישרה את תוכנית המתאר המחוזית החדשה לעיר במסגרתה צפויות להתווסף עשרות אלפי דירות לעיר, ומספר התושבים בה יעמוד על כ-240 אלף תושבים.
ארכאולוגיה.
ברחבי העיר מצויים אתרים ארכאולוגים רבים. בשכונת הנחלים ברחוב נחל זוהר ישנו אתר ארכאולוגי הכולל חווה חקלאית מתקופת החשמונאים ואילו בשטחים הפתוחים במערב העיר ואזור נחל ענבה ישנם כבשני סיד טורקיים רבים ששימשו לצורך הכנת סיד לבנייה על ידי שרפה של אבני גיר במהלך התקופה העות'מאנית בארץ ישראל, הכבשנים מצויים ברובם בשטחים המערביים של העיר. בין היתר ישנם אתרים ארכאולוגים ששימשו להפקת שמן זית. באזור המערבי והדרומי של העיר מצויים גם כמה כפרים ערביים עתיקים שחלקם נטוש וחלקם שימש בתור ישוב עונתי עבור החקלאים שגרו באזור.
דמות מודי.
לצורך מיתוג אתרי היסטוריה והמורשת במודיעין עוצבה הדמות המצוירת של איש מזוקן בבגדי התקופה ההלניסטית מודי שהפך לקמע או מותג של המורשת של העיר מודיעין.
מוזיאון מורשת החשמונאים.
בתחילת ספטמבר 2021 נחנך בעיר מוזיאון "מורשת החשמונאים מאז ועד היום". שטחו של המוזיאון כ-700 מ"ר ומוצגים בו יותר מ-150 פריטים עתיקים וגם מיצגים אינטראקטיביים רב חושים. המוזיאון הוקם בשיתוף פעולה של עיריית מודיעין מכבים רעות, רשות העתיקות ומשרד ירושלים ומורשת.
פארקים.
מודיעין היא אחת הערים הירוקות בישראל ומתאפיינית במספר רב של פארקים וגינות ציבוריות.
תעשייה ומסחר.
מודיעין היא עיר שינה, שכן רובם המוחלט של תושביה עובדים מחוץ לעיר ומספר מקומות התעסוקה בה עדיין קטן. בשכונות העיר מודיעין פועלים כ־12 מרכזים מסחריים. אלו הם מרכזים שכונתיים שנועדו לספק את צורכיהם היום־יומיים של התושבים. בשנות העיר הראשונות, בגלל העדר מרכזים מסחריים גדולים, התפתחו חלק מן המרכזים השכונתיים כמרכזי מסחר עירוניים ראשיים כשהבולט בהם הוא "מודיעין סנטר".
כאשר ביקשה העירייה להקים אזורי תעשייה בעיר היא נענתה בסירוב של משרדי הממשלה בטענה שהדבר יביא להיחלשותם של אזורי התעשייה הקיימים באזור לוד־רמלה המשמשים גם בחלקם גם תעשייה רגילה ומפעלים מזהמים. לאחר בקשות רבות הוחלט שלא יקומו בעיר תעשיות כבדות ומזהמות ולא יקומו מבני לוגיסטיקה ומחסנים (דבר שלא יצא אל הפועל לבסוף). בשנת 2014 נסלל כביש המחבר בין 2 אזורי התעשייה ואל כביש 431.
בקרבת העיר ממוקם אזור מסחרי גדול שהוקם על חלק מאדמות היישוב שילת. אתר זה כלל שטחי מסחר שנבנו בחלקם על גבי מבני חממות ששימשו בעבר את ענף החקלאות של שילת. מבני המסחר שהתפתחו באזור זה ללא תכנון מסודר, היו מאז אמצע העשור הראשון של המאה ה־21 בשלבי פינוי והריסה.