区部の東部には、隅田川、荒川、江戸川、中川などの河口部に沖積平野が広がっている。地盤は軟弱であり、海抜ゼロメートル地帯も少なくない。南部の多摩川沿いの地域も低地となっている。区部の西部は武蔵野台地の末端部であり、いくつもの舌状台地が伸び、台地と低地が入り組んだ高低差のある地形となっている。臨海部は埋立地となっている。埋立は徳川家康の時代から始まったもので、現在は主に新海面処分場において廃棄物や建設残土の埋め立てが行われている。多摩地域では、多摩川沿いの低地を中心として、北側は武蔵野台地、南側は多摩丘陵となっている。多摩西部には関東山地に含まれる山地がある。埼玉県の入間郡から青梅市、立川市、府中市の方向には立川断層の存在が確認されている。立川断層は日本の活断層の中でも地震の発生確率が比較的高いと見られている。これ以外にも江戸～東京は相模トラフ巨大地震など度々の大地震（元禄地震や安政江戸地震、関東大震災）で被害を受けている。島嶼部には伊豆諸島と小笠原諸島が含まれる。いずれも火山活動によって形成された火山島である。伊豆諸島には活火山が多く、三宅島の雄山は2000年以降火山活動中である。また伊豆大島の三原山でも1986年に大規模な噴火活動が見られた。小笠原諸島の西之島も火山噴出物により島の面積が拡大している。小笠原諸島は特有の生態系を持ち、「東洋のガラパゴス」と呼ばれる程貴重な動植物が多く、世界自然遺産に登録されている。
東京都の主要部分は、関東平野に位置し、東京湾に面している。このほかに、伊豆諸島・小笠原諸島の島嶼部も行政区域とする。この島嶼部には日本の最南端である沖ノ鳥島と、日本の最東端である南鳥島も含まれる。日本の最南端と最東端を行政区域に含むという意味では、日本最南端・日本最東端の都道府県となっている。ただし、最北端が東京都の最北端より南側にある府県や、最西端が東京都の最西端より東側にある府県はある。歴史を踏まえると、令制国の武蔵国の一部（概ね隅田川以西）、下総国の一部（概ね隅田川以東）、伊豆国の一部であった伊豆諸島を併せたものが、現在の東京都の範囲に相当する。
東京都心であった、かつての江戸は、江戸幕府成立以来、日本の政治・行政の実質的な中心であった。1868年（慶応4年／明治元年）に平安京から江戸に皇居や太政官などの首都機能が移ってきたとされ（東京奠都）、その後江戸を東京府と改称、名目的にも首都となった。大日本帝国期には帝都とも呼ばれる。太平洋戦争中の1943年（昭和18年）に東京府と東京市が統合されて、あらためて東京都が首都となった。戦後1950年（昭和25年）に東京都を日本の首都として、十分にその機能を発揮し得るよう首都建設法が施行されたが、同法は1956年（昭和31年）首都圏整備法の施行に伴い廃止された。このように首都建設法の廃止により東京都は、法的には日本の首都である根拠を欠くが、日本国政府の公式見解や公文書上は首都とされており、東京都に日本の中枢機能が存在する。また、首都圏整備法では、東京都は首都圏の一部とされており、東京都自身も東京都立大学を首都大学東京に改組・改称するなど（2020年に再び東京都立大学に改称する予定）、自ら「首都」を名乗っている。東京都の公式英語表記「Tokyo Metropolis」の metropolis は、「大都市、大都市圏」の他に「首都」の意味合いもある。前述の通り、東京都を首都と直接規定するものは日本国憲法および日本の法律にはないものの、首都としてその中心部（特に東京23区）に、日本国政府の国会議事堂、内閣総理大臣官邸と主要省庁、最高裁判所を始めとした三権の中枢機関が置かれる。この他にも、法律によってその機関を東京都に置くと定められているものもある。
兵庫寮（ひょうごりょう）は、兵部省所管の兵庫（左右兵庫・内兵庫）の後身である軍事官司。和訓は「つわもののくらのつかさ」、唐名は武庫署。『日本書紀』朱鳥元年（686年）条において難波に置かれた兵庫職が見える。令制では、左右兵庫と内兵庫があり、前者には頭・助・大允・少允・大属・少属各1人及び使部20人・直丁2人。後者には正・佑・令史各1人などの職員があった。左右兵庫は元旦儀衛・蕃客宴会などの儀礼や戦闘で用いる儀仗・兵器を色別に棚に安置して、その出納・曝涼・修理などにあたった。兵庫寮の武器管理の責任は重く、儀仗・武器の出納には、勅を必要とするなど厳重な管理下に置かれていた。一方、内兵庫については不明な点も多く、天皇御料の武器を管理していたとする説や非常に備えて左右兵庫と同様の組織を置いたとする説などがある。その後、大同3年（806年）に官司の整理のために内兵庫が左右兵庫に分割・合併され、翌年に左右兵庫にそれぞれ史生2名が追加された。寛平8年9月7日（896年10月17日）、左右兵庫・造兵司・鼓吹司の4官司を統合して兵庫寮として、頭・助・大允・少允・大属・少属各1人、史生4人・使部12人などの職員を置いた。兵庫本来の任務としての朝廷における儀仗・武器の管理・出納に加えてもと造兵司所属の雑工戸や鼓吹司所属の鼓吹戸を管理し、造兵司が扱っていた儀仗・武器の製造や鼓吹司が扱っていた鼓吹の教習なども掌った。庁舎は安嘉門内西掖に置かれ、歴代の儀仗・武器などを収めるために多くの倉庫が併設されていたが、火災などで古くから伝わる秘蔵の儀仗・武器などが失われたことが問題にされたという。