Niedersachsen ligger til Vadehavet og Nordsjøen. Delstatens yttergrenser går mot delstatene Schleswig-Holstein, Hamburg, Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg, Sachsen-Anhalt, Thüringen, Hessen og Nordrhein-Westfalen. Delstaten omslutter helt delstaten Bremen. Forøvrig strekker bystatene Bremen og Hamburgs naturlige omland seg langt innenfor Niedersachsens grenser. Niedersachsen danner også en del av Tysklands grense mot Nederland.