东莞位于中国华南地区,广东省南部,珠江口东岸,东江下游的珠江三角洲。地理坐标为东经113°31′-114°15′,北纬22°39′-23°09′。最东端是谢岗镇的银瓶嘴山,最南端是凤岗镇雁田村的雁田水库,最西端是沙田镇西大坦村的狮子洋中心航线,最北端是中堂镇潢涌村的东江北支流中心航线。东西长约70.45公里,南北宽约46.8公里。东莞市东接惠州市惠城区和惠阳区,南抵深圳市龙岗区和宝安区,西挨广州市南沙区、番禺区和萝岗区,北达广州市增城区和惠州市博罗县。四周共与广州、深圳和惠州的9个县级行政区接壤。
东莞市地质构造上,位于罗浮山断缘的北东向博罗大断裂南西部、东莞断凹盆地中。地势东南高、西北低。地貌以丘陵台地、冲积平原为主,丘陵台地占44.5%,冲积平原占43.3%,山地占6.2%。东南部多山,尤以东部为最,山体庞大,分割强烈,集中成片,起伏较大,海拔多在200-600米,坡度30℃左右,银瓶嘴山主峰高898.2米,是东莞市最高山峰;中南部低山丘陵成片,为丘陵台地区;东北部接近东江河滨,陆地和河谷平原分布其中,海拔30-80米之间,坡度小,地势起伏和缓,为易于积水的埔田区;西北部是东江冲积而成的三角洲平原,是地势低平、水网纵横的围田区;西南部是滨临珠江口的江河冲积平原,地势平坦而低陷,是受潮汐影响较大的沙咸田地区。东莞控东江和广州水道出海之咽喉,有海岸线115.94公里(含内航道),海域面积15000公顷,浅海滩涂面积4500公顷,主航道岸线53公里,虎门港湾是建设深水港的良好地址。
东莞市属亚热带季风气候,长夏无冬,日照充足,雨量充沛,温差振幅小,季风明显。2005-2009年,年平均气温为23.1℃。最暖为2006年,年平均气温为23.6℃;最冷为2008年,年平均气温为22.7℃。一年中最冷为1月份,最热为7月份。年极端最高气温37.8℃(出现在2006年8月20日),年极端最低气温3.1℃(出现在2008年12月23日)。日照时数充足,2005-2009年平均日照时数为1873.7小时,占全年可照时数的42%。其中,2009年,日照时数最多,达2059.5小时,占全年可照时数的46%;最少是2006年,仅有1558.1小时,占全年可照时数的35%。一年中2-3月份日照最少,7月份日照最多。雨量集中在4-9月份,其中4-6月为前汛期,以锋面低槽降水为多。7-9月为后汛期,台风降水活跃。2005-2009年年平均雨量为1819.9毫米。最多为2008年,年雨量2074.0毫米;最少为2009年,只有1547.4毫米。常受台风、暴雨、春秋干旱、寒露风及冻害的侵袭。
东莞市主要河流有东江、石马河、寒溪水。市境96%属东江流域,东江干流自东北角惠州市惠城区、博罗县之间入境后,沿北部边境自东向西行至桥头镇新开河口。有发源于深圳市宝安区的石马河流入,至企石镇有企石河流入。至石龙镇分出东江南支流后,东江北干流续流至石滩,与来自增城市的支流汇流,经石碣镇、高埗镇、中堂镇、麻涌镇的大盛村注入狮子洋;东江南支流斜向西南,在峡口社区接纳来自市境中部的寒溪水,峡口以下有三支较小的支流牛山水、蛤地水和小沙河,自东向西汇,入流经石碣镇、莞城街道、道滘镇、厚街镇、沙田镇于泗盛注入狮子洋。东江北干流与南支流之间为东江三角洲的河网区。
划定了1103平方公里、占东莞土地面积的44.7%的市域生态线范围,在生态控制线范围内严格控制开发建设项目,构筑起东莞的“生态高压线”。建成大岭山、大屏障等15个森林公园,面积达350平方公里,全市森林覆盖率达36%,构筑起从东北到东南的森林生态屏障。
全市林地面积超过600平方公里,林地绿化率达98.5%。建立了莞香等15个野生植物保护群落,在松山湖、同沙湖、横岗湖、茅輋湖、佛灵湖等湖泊划定生态保护区。
在寸土寸金的市中心区,规划保留了42平方公里的同沙生态公园;在长安、虎门等沿海城镇种植红树林1200多亩;占地1.7平方公里的大王洲湿地公园。