Genève s'étend à l'extrémité sud-ouest du lac Léman, sur les deux rives du Rhône, au centre d'une cuvette encadrée par des montagnes qui se trouvent toutes sur territoire français : les Voirons, le Salève, le Môle, le Vuache (département de la Haute-Savoie) et le massif du Jura (partie située dans le département de l'Ain). Dans la rade de Genève se situent les pierres du Niton, deux rochers émergeant du lac Léman et datant de la dernière ère glaciaire. L'un d'eux est choisi par le général Guillaume-Henri Dufour comme point de référence du calcul de toutes les altitudes en Suisse.
La vieille ville, constituée des quartiers de Cité-centre et de Saint-Gervais, s'est formée sur et autour d'une colline sur la rive gauche du lac et de part et d'autre du Rhône autour de l'Île. Cette colline constitua dès la Préhistoire un refuge naturel protégé par le lac, le Rhône, l'Arve, des marécages et des fossés à l'est. La ville s'étend au xixe siècle après la démolition des fortifications (1850-1880).
En 2000, la commune obtient le prix Wakker de la Ligue suisse du patrimoine national pour son concept de réaménagement des berges du Rhône et de son environnement urbain immédiat. Le projet du Fil du Rhône est alors progressivement mis en œuvre.
Selon l'Office fédéral de la statistique, Genève mesure 15,93 km21. 92,1 % de cette superficie correspond à des surfaces d'habitat ou d'infrastructure, 1,5 % à des surfaces agricoles, 3,1 % à des surfaces boisées et 3,2 % à des surfaces improductives.

À Genève, à l'instar d'une grande partie de l'Europe, l'hiver est généralement froid avec un ensoleillement limité. Au cours de la saison, on peut observer à quelques reprises plusieurs jours sans dégel ainsi qu'un jour ou deux avec des fortes gelées où le thermomètre affiche -10 °C. Lorsque la bise se met à souffler, la sensation de froid est accentuée et peut rendre parfois les conditions assez rudes. Il arrive que le soleil soit masqué par des stratus ou par le brouillard. On en observe