青岛市地处山东半岛南部，位于东经119°30′～121°00′、北纬35°35′～37°09′，东、南濒临黄海，东北与烟台市毗邻，西与潍坊市相连，西南与日照市接壤。总面积为11282平方千米。其中，市区（市南、市北、李沧、崂山、黄岛、城阳等六区）为3293平方千米，即墨、胶州、平度、莱西等四市为7989平方千米。
青岛为海滨丘陵城市，地势东高西低，南北两侧隆起，中间低凹。其中，山地约占青岛市总面积（下同）的15.5%，丘陵占2.1%，平原占37.7%，洼地占21.7%。青岛市海岸分为岬湾相间的山基岩岸、山地港湾泥质粉砂岸及基岩砂砾质海岸等3种基本类型。浅海海底则有水下浅滩、现代水下三角洲及海冲蚀平原等。
青岛所处大地构造位置为新华夏隆起带次级构造单元——胶南隆起区东北缘和胶莱凹陷区中南部。区内缺失整个古生界地层及部分中生界地层，但白垩系青山组火山岩层发育充分，在青岛市出露十分广泛。岩浆岩以元古代胶南期月季山式片麻状花岗岩及中生代燕山晚期的艾山式花岗闪长岩和崂山式花岗岩为主。市区全部坐落于该类花岗岩之上，建筑地基条件优良。本区构造以断裂构造为主。自第三纪以来，区内以整体性较稳定的断块隆起为主，上升幅度一般不大。
青岛地处北温带季风区域，属温带季风气候。市区由于海洋环境的直接调节，受来自洋面上的东南季风及海流、水团的影响，故又具有显著的海洋性气候特点。空气湿润，雨量充沛，温度适中，四季分明。春季气温回升缓慢，较内陆迟1个月；夏季湿热多雨，但无酷暑；秋季天高气爽，降水少，蒸发强；冬季风大温低，持续时间较长。据1898年以来100余年气象资料查考，市区年平均气温12.7℃，极端高气温38.9℃（2002年7月15日），极端低气温-16.9℃（1931年1月10日）。全年8月份最热，平均气温25.3℃；1月份最冷，平均气温-0.5℃。日最高气温高于30℃的日数，年平均为11.4天；日最低气温低于-5℃的日数，年平均为22天。降水量年平均为662.1毫米，春、夏、秋、冬四季雨量分别占全年降水量的17%、57%、21%、5%。年降水量最多为1272.7毫米（1911年），最少仅308.2毫米（1981年），降水的年变率为62%。年平均降雪日数只有10天。年平均气压为1008.6毫巴。年平均风速为5.2米/秒，以南东风为主导风向。年平均相对湿度为73%，7月份最高，为89%；12月份最低，为68%。青岛海雾多、频，年平均浓雾51.3天、轻雾108.2天。