位于青森县的中央位置，津轻地方（青森县以西地区）的东北部，与东津轻郡形成“东青地域”。北面面向陆奥湾的内湾青森湾，中心地带是广阔的青森平原，东南面面向奥羽山脉的北端（八甲田山、东岳山地），而西面则是津轻山地及津轻平原。因此，市中心是以青森湾为中心向青森平原以扇形向外扩展。

市内的铁路青森站是奥羽本线和东北本线终点站，亦是东北自动车道、国道4号及国道7号的终点站。因此青森市是连接北海道和本州之间（津轻海峡线、青函航路等）的重要的交通及货物的交汇点。

陆奥湾的湾口由于平馆海峡的缘故而较少受到外来的影响，加上青森湾被津轻半岛及夏泊半岛所包围，而令青森港变成天然良港之一。位于东南部的八甲口山及东北部的浅虫地区亦分别被指定为十和田八幡平国家公园及浅虫夏泊县立自然公园。

山：奥羽山脉（八甲田山、东岳山地）、津轻山地、云谷峠等

河川：一级水系（岩木川小系）、二级水系（堤川水系、冲馆川水系等）

湖沼：天然湖（グダリ沼、横沼）、火山湖（地狱沼、镜沼）、人造湖（野木和湖）、坝湖（下汤平成湖、浅虫萤火虫湖、浪冈坝水库、本乡坝水库）

岛屿：汤之岛、裸岛