Vancouver ligger på den sedimentært avsatte Burrardhalvøya i det nedre lavlandet av British Columbia, like over grensen fra Washington, USA. Bebyggelsen har vokst utover de vestre og sentrale deler av halvøya, som avgrenses av bukta Burrard Inlet i nord og munningsdeltaet til den 1 375 km lange elva Fraser i sør. Denne elva har avsatt delstatens nedre lavland og er den største i British Columbia, med et nedslagsfelt på 220 000 km² som gir grunnlag for jordbruk, papir- og treforedlingsindustri, samt noe vannkraft. I vest ligger Georgiastredet som er byens utløp til havet, mens Vancouver Island lengre vest skjermer området fra selve Stillehavet.