徐汇区位于市区西南部，北纬31°12′，东经120°26′。东以陕西南路、日晖港与卢湾区毗连，东南隔黄浦江与浦东地区相望，南以淀浦河、西以虹梅路与上海县为邻，北以长乐路、淮海西路与静安、长宁两区接壤。是青浦、奉贤、松江、金山等郊县进入市区的咽喉，又是通往浙、闽、赣、皖等省的要道。区境位于太湖碟形洼地东端，距上海成陆年代最早的冈身地带较近，是冈身与黄浦江之间的低平冲积平原。基底岩石由古生代碳酸盐岩类，中生代火山岩和侵入岩以及局部凹陷盆地的新生代红色砂砾岩与玄武岩组成。其上覆盖着第四纪松散沉积物，埋深不一。

    地面表层为褐黄色土层，由亚粘土、粘土构成。下层为灰色粉砂层。据勘察虹桥路市民村一带，距地表10米内为填土层，10米以下至50余米处为粘土、亚粘土及轻亚枯土层，地表下50余米至80米左右处为粉砂、亚粘土层。区境南部长桥一带距地面25米处发现有暗绿色硬土层。龙华等地区为河漫滩相灰色亚砂土或灰色轻亚粘土夹薄层粉砂层所组成。天然含水量高，易产生流沙。潜水埋藏深度一般为0.5米，漕河泾地区为0.3～0.5米，长桥地区为1.3～2米。埋藏较浅的第一承压含水砂层地基承载力约8～14吨／平方米。

    区境地处上海市地貌区的碟缘高爽地中部、江南水网地带，为低平冲积平原的组成部分。地表自然坡度小，都在高潮位之下。由于大量开采地下水，造成土地沉降。肇嘉浜路以北的部分地面海拔高程在2.5～3米之间，低洼处在2.5米以下。境内曾是水陆运输和货物集散地之一。解放后，交通建设蓬勃展开，铁路有上海南站、新龙华编组站、徐家汇火车站；地铁一号线13座车站中有7座设在区境内；有道路150多条，38条市内公交线路在区境内交叉运行；通往市郊西南部各县的公交客运也发车于西区汽车站；有大小河流100多条，流经区境的黄浦江岸线各类码头较多，主要有北票装卸煤炭码头、开平码头等。有万吨级泊位5个。 区境属北亚 热带季风气候，四季分明。