Busan ligger i det sørøstre hjørnet av Koreahalvøya. Beliggenheten ved kysten har satt sitt preg på byens historie og utvikling. De mange buktene og øyene utenfor byen har gitt byen mange gode havnemuligheter. I Busan renner elva Nakdong ut i Koreastredet. Som i mange koreanske byer ligger det flere fjell inne i Busan, på mellom 100 og 400 moh, som Gudeokfjellet, Baegyangfjellet, Sanghakfjellet, Hwangnyeeongfjellet, Gaejwafjellet og Jangfjellet. De fleste fjellpregede områdene er avsatt til nasjonalparker og rekreasjonsområder. Havneområdet ligger beskyttet av øya Yeongdo. Fjellkjeden Geumjeong som strekker seg opptil 700 moh, ligger nord for Busan og er et mye brukt reisemål for Busans innbyggere. Det er også Haeundaestranda.