バルセロナ
ボストン(アメリカ合衆国マサチューセッツ州)
ガザ(パレスチナ)
アントウェルペン(ベルギー)
アテネ(ギリシャ)
ダブリン(アイルランド)
モンペリエ(フランス)
イスタンブール(トルコ)
ケルン(ドイツ)
バルパライソ(チリ)
チュニス(チュニジア)
リオデジャネイロ(ブラジル)
ハバナ(キューバ)
サンパウロ(ブラジル)
サラエヴォ(ボスニア・ヘルツェゴビナ)
神戸市(日本)
モンテビデオ(ウルグアイ)
釜山広域市(韓国)
上海市(中国)
モンテレイ(メキシコ)

ロシアのサンクトペテルブルクとの姉妹都市関係はウクライナ侵攻により一時停止され、イスラエルのテルアビブとはパレスチナ問題の原因で一時停止されている。
バルセロナはイベリア半島北東岸に位置し、地中海に面した平野にある。市街地の西にはクイセロラ山地(英語版)があり、南西のリュブラガート川と北のバゾス川に挟まれている。バルセロナが位置する平野の面積は170kmであり、うち101kmがバルセロナの自治体域となっている。スペインとフランスの国境であるピレネー山脈までの距離は約120kmである。
クイセロラ山地の最高峰である512mのティビダボ(英語版)の頂上部には、遊園地、サグラット・コール教会(英語版)、電波塔のクルセロラ塔(英語版)などがある。標高267mのアル・カルメル(英語版)、標高181mのプチェット(スペイン語版)、標高261mのロビラ、標高184mのムンジュイックなど、市街地近くには多数の丘があり、そのほとんどが都市化されている。ムンジュイックの頂上部には17世紀から18世紀に建設されたムンジュイック城(英語版)があり、スポーツ施設や公園などもある。