通州区位于北京市东南部，京杭大运河北端，地处北京长安街延长线东端，是京杭大运河的北起点、首都北北京市通州区京的东大门。区域地理坐标北纬39°36′—40°02′，东经116°32′—116°56′，东西宽36.5公里，南北长48公里，面积907平方公里，2010年常住人口为129.8万，区人民政府驻北京市新华北街161号。西临朝阳区、大兴区，北与顺义区接壤，东隔潮白河与河北省三河市、大厂回族自治县、香河县相连，南和天津市武清区、河北省廊坊市交界。紧邻北京中央商务区（CBD），西距国贸中心13公里，北距首都机场16公里，东距塘沽港100公里，素有“一京二卫三通州”之称，是环渤海经济圈中的核心枢纽部位。
通州区地处永定河、潮白河冲积洪积平原，地势平坦，自西北向东南倾斜，海拔最高点27.6米，最低点仅8.2米。其土质多为潮黄土、两合土、沙壤土，土壤肥沃，质地适中。境内一马平川，多河富水，发展空间广阔。境内分布有北运河、潮白河、凉水河等13条河流，运河蜿蜒，势若游龙；潮白河碧波千顷，渔歌唱晚。三河三路两侧百米绿色通道颇为壮观，形成天然生态屏障。
通州区属大陆性季风气候区，受冬、夏季风影响，形成春季干旱多风、夏季炎热多雨、秋季天高气爽、冬季寒冷干燥的气候特征。年平均温度11.3℃，降水620毫米左右。