深圳位于中国南部海滨，毗邻香港，地处广东省南部，珠江口东岸，东临大亚湾和大鹏湾；西濒珠江口和伶仃洋；南边深圳河与香港相联；北部与东莞、惠州两城市接壤。辽阔海域连接南海及太平洋。深圳位于北回归线以南，东经113°46′至114°37′，北纬22°27′至22°52′，陆地最东端位于东南部南澳街道东冲海柴角，最西端位于西北部沙井街道民主村，最南端位于西南面珠江口中的内伶仃岛，最北端位于西北部松岗街道罗田社区。

深圳市位于广东省中南沿海地区，珠江入海口之东偏北，所处纬度较低，属亚热带海洋性气候。由于深受季风的影响，夏季盛行偏东南风，时有季风低压、热带气旋光顾，高温多雨；其余季节盛行东北季风，天气较为干燥，气候温和，年平均气温22.4℃，最高气温38.7℃（1980年7月10日）、最低气温0.2℃（1957年2月11日）。雨量充足，每年4~9月为雨季，年降雨量1933.3毫米，年降雨量最多纪录2662毫米（1957年），年降雨量最少纪录913毫米（1963年）。日照时间长，平均年日照时数2120.5小时，太阳年辐射量5225年兆焦耳/平方米。常年主导风向为东南偏东风，平均每年受热带气旋（台风）影响4~5次。

春季影响深圳的冷空气势力开始减弱，天气多变，常出现"乍暖乍冷"的天气。初春仍有较强的冷空气影响，少数年份在2月下旬仍可出现寒潮天气,且雨水较少，多数年份会出现不同程度的干旱。夏季在副热带高压的稳定控制下，常出现炎热天气，是极端最高气温出现的时期。同时夏季也是深圳降水最为丰沛的季节,深圳的降水各地区差异很大，容易出现局地性的洪涝灾害和短时雷雨大风天气。秋季是深圳市的少雨干旱时期，多秋高气爽的晴好天气。由于雨水少，蒸发大，因而秋旱容易发生且发展迅速，深圳几乎每年都有不同程度的秋旱发生.冬季是深圳市最冷的季节，经常处于干冷气流的控制之下，气温达全年最低，降水稀少。

深圳市依山临海，有大小河流160余条，分属东江、海湾和珠江口水系，但集雨面积和流量不大。流域面积大于100平方公里的河流有深圳河、茅洲河、龙岗河、观澜河和坪山河等5条。深圳市现有水库24座，其中中型水库9座，总库容5.25亿立方米。位于市区东部的深圳水库，总库容4000多万立方米，是深圳与香港居民生活用水的主要来源。地下水资源总量6.5亿立方米/年，年可开采资源量1亿立方米。天然淡水资源总量19.3亿立方米，人均水资源拥有量仅500立方米，约为全国和广东省的1/3和1/4。

深圳市耕地总资源2446.7公顷，水果种植面积9946.7公顷，林业用地7.97万公顷。盛产龙岗“三黄鸡”、南头荔枝、南山桃、石岩沙梨、金龟桔和龙华方柿等农副产品。沙井蚝是深圳的另一大特产。栖息、繁衍的国家级野生保护动物有虎纹蛙、蟒蛇、猕猴、大灵猫、金钱豹和穿山甲等；经济价值较大的两栖类动物5种、爬行类动物23种、鸟类30种、兽类33种。