Tammerfors ligger i landskapet Birkaland i det sørlige Finland. Kommunen grenser til Kangasala, Lempäälä, Nokia, Orivesi, Birkala, Ruovesi og Ylöjärvi. Tammerfors kommune har en utstrekning på 689,59 km², hvorav 164,64 km² (24 % av flateinnholdet) er vann. Tammerfors regnes til Insjöfinland, og det er 180–200 innsjøer og tjern i kommunen. Landskapet er også skogkledt og noe åslendt. Pynike (162 moh., 85 m over Pyhäjärvi) er verdens høyeste grusås.