東京都三鷹市は、東京都（島嶼除く）のほぼ中央に位置しており、23区と多摩地域の境界にあります。 東経139度31-35分、北緯35度39-42分の位置にあり、東西6.4km、南北5.2km。 市域は鷹が大きく羽を広げたような形をしています。三鷹市の北東に位置する井の頭地区には井の頭恩賜公園からなる井の頭池があり、東南方向に流れる神田川は井の頭池を源流としています。また、三鷹駅の地下をとおる玉川上水は、武蔵野市との境界を東南方向に流れ、万助橋から井の頭公園を横切り、牟礼地区を流れる。 大沢地区の南側には野川が流れ、流れの北側に国分寺崖線という河岸段丘が存在します。上連雀地区・下連雀地区から新川地区を横断する仙川があります。市北側にJR中央線が東西に走り、三鷹駅が存在します。駅の南側は市で一番大きな商業地区となります。また、神田川沿いに走る京王井の頭線の井の頭公園駅、三鷹台駅は、それぞれ北側を武蔵野市、杉並区と接しています。