温州市位于浙江省东南部，东濒东海，南毗福建，西及西北部与丽水市相连，北和东北部与台州市接壤。全境介于北纬27度03分-28度36分、东经119度37分-121度18分之间。温州市陆域面积 12102.65 平方千米，海域面积8649 平方千米。

温州三面环山、一面临海。境内地势从西南向东北呈现梯形倾斜，山地多，平原少，全市地貌可分为西部中低山区，中部低山丘陵盆地区，东部平原滩涂区和沿海岛屿区。境内绵亘有洞宫、括苍、雁荡诸山脉，全境共有千米以上高峰17座。泰顺的白云尖，海拔1611.3米，为全市最高峰。有大陆海岸线总长514千米，海岸曲折，良港众多，有岛屿711.5个（横仔屿为温州市与台州市共有），有乐清湾、温州湾、沿浦湾、大渔湾四大海湾。

温州为中亚热带季风气候区，冬夏季风交替显著，温度适中，四季分明，雨量充沛。年平均气温17.3-20.0摄氏度，1月份平均气温4.9-11.4摄氏度，7月份平均气温26.6-31.0摄氏度。冬无严寒，夏无酷暑。

年降水量在1023-2494毫米之间。春夏之交有梅雨，7-9月间有热带气旋，无霜期为241-326天。全年日照数在1442-2264小时之间。

温州市陆域面积1210265.42公顷，其中农用地977473.35公顷，建设用地133758.15公顷，未利用地99033.92公顷，分别占陆域总面积的80.77%、11.05%、8.18%。

截至2024年底，温州市地处浙东南沿海成矿带，已查明登记资源量的固体矿产19种，矿产地67处。优势矿种主要为明矾石、叶蜡石及建筑用石材、石料等。

温州市森林面积7107.53平方千米，森林覆盖率58.73%。全市林木蓄积量达4418.76万立方米，森林蓄积量4287.62万立方米。全市有国家级公益林1047.47平方千米，省级公益林2284.13平方千米，国有林311.93平方千米。

温州市湿地划分为近海及海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地和人工湿地等5大类15型，湿地面积共20.52万公顷。

温州市行政管辖海域面积8649平方千米，管辖海域范围内共有海岛711.5个（横仔屿为温州市与台州市共有），占全省海岛总数约16.3%。

温州地区的植物区系成分以热带和亚热带为主，共有野生维管束植物210科1035属2758种（包括种下等级），野生资源植物190科814属1629种。