Sarpsborg ligger sør i Østfold fylke. Selve bykjernen er bygget på åsryggen Østfoldraet, og ligger derfor litt høyere enn omgivelsene. Kommunens høyeste punkt er Gastgiveren i Trøsken, 216 meter over havet. Berggrunnen består hovedsakelig av gneis. Sarpsborg består av 184 km² produktiv skog, 79 km² med henholdsvis dyrket mark og uproduktiv mark, 27 km² med tettstedsbebyggelse og 25 km² ferskvann. Rundt 8 km² av kommunen er vernet gjennom de sju naturreservatene Skjebergkilen (4 km²), Skinnerflo (2 km²), Vestvannet (1 km²), Jørstadmyra (0,3 km²), Hansemakerkilen (0,2 km²), Ågårdselva (0,1 km²) og Solgårdhavna (0,03 km²) samt landskapsvernområdet Valbrekke (0,1 km²).