北京市通州區位于北京市東南部，京杭大運河北端。東西寬36.5公里，南北長48公里，面積906平方公里。西臨朝陽區、大興區，北與順義區接壤，東隔潮白河與河北省三河市、大廠回族自治縣、香河縣相連，南和天津市武清區、河北省廊坊市交界。緊鄰北京中央商務區(CBD)，西距國貿中心13公里，北距首都機場16公里，東距塘沽港100公里，素有“一京二衛三通州”之稱。

全區地處永定河、潮白河洪沖積平原，地勢平坦，平均海拔高度20米。分布13條河流，總長245.3公里，主要河流有北運河、潮白河、涼水河、鳳港減河。氣候屬溫暖帶大陸性半濕潤季風氣候區。