San Francisco ligger på USAs vestkyst på den nordlige delen av San Francisco-halvøya, og inkluderer også store områder i Stillehavet og San Francisco-bukta. Flere øyer er også del av byen, deriblant Alcatraz, Treasure Island, Yerba Buena Island, deler av Alameda, Red Rock Island og Angel Island. Farallon-øyene, som ligger 43 km vest for San Francisco i Stillehavet, er også under byens jurisdiksjon.