L'hôtel de ville s'étend sur une surface de et occupe deux blocs entiers du Civic Center de San Francisco. Sa façade s'étire le long de Van Ness Avenue et de Polk Street sur . Les deux autres côtés qui s'ouvrent sur Grove Street et McAllister Street, mesurent . Le dôme imite celui des Invalides à Paris, dessiné au par Jules Hardouin-Mansart. Il s'élève à au-dessus du sol et son diamètre est de . Le tremblement de terre de Loma Prieta en octobre 1989 endommagea la structure du bâtiment et le dôme se décala de de sa base. Depuis, des travaux ont été réalisés afin de renforcer l'édifice et de le rendre résistant aux séismes.