Municipiul Cluj-Napoca este situat în zona centrala a Transilvaniei, având o suprafata de 179,5 km². Situat în zona de legatura dintre Muntii Apuseni, Podisul Somesan si Câmpia Transilvaniei, orasul este plasat la intersectia paralelei 46° 46’ N cu meridianul 23° 36’ E. Se întinde pe vaile râurilor Somesul Mic si Nadas si, prin anumite prelungiri, pe vaile secundare ale Popestiului, Chintaului, Borhanciului si Popii. Spre sud-est, ocupa spatiul terasei superioare de pe versantul nordic al dealului Feleac, fiind înconjurat pe trei parti de dealuri si coline cu înaltimi între 500 si 825 metri. La sud orasul este strajuit de Dealul Feleac, cu altitudinea maxima de 825 m, în vârful Magura Salicei. La est, în continuarea orasului, se întinde Câmpia Somesana, iar la nordul orasului se afla dealurile Clujului, cu piscuri ca Vârful Lombului (684 m), Vârful Dealul Melcului (617 m), Techintau (633 m). Înspre vest se afla o suita de dealuri, cum ar fi Dealul Hoia (506 m), Dealul Gârbaului (570 m). Odinioara în afara orasului, acum în interior însa, se afla dealul Calvaria si dealul Cetatuia.

Cluj-Napoca, vazut de pe Dealul Feleacului

Prin municipiul Cluj-Napoca trec râurile Somesul Mic si Nadas, precum si câteva pâraie: Pârâul Tiganilor, Canalul Morilor, Pârâul Popesti, Pârâul Nadasel, Pârâul Chintenilor, Pârâul Becas, Pârâul Muratorii.

Zona din jurul orasului este în mare parte acoperita cu paduri si ierburi. Pot fi gasite plante rare cum ar fi papucul doamnei, stânjenelul, capsunica, serparita. Exista doua rezervatii botanice cunoscute - Fânatele Clujului si Rezervatia Valea Morii. În padurile din jurul orasului (cum ar fi Padurea Faget sau Padurea Hoia) traieste o fauna diversificata cu specii precum porcul mistret, bursucul, vulpea, iepurii, veveritele. În rezervatia Fânatele Clujului traiesc exemplare de vipera de fânata, o specie destul de rara. O flora foarte bogata se gaseste si în interiorul orasului la Gradina Botanica, loc în care si-au gasit adapostul si unele specii de animale.

Clima Clujului este placuta, de tip continental moderata. Este influentata de vecinatatea Muntilor Apuseni, iar toamna si iarna resimte si influentele atlantice de la vest. Trecerea de la iarna la primavara se face, de obicei, la mijlocul lunii martie, iar cea de la toamna la iarna în luna noiembrie. Verile sunt calduroase, iar iernile în general sunt lipsite de viscole. Temperatura medie anuala din aer este de cca 8,2 °C. Temp. medie in ianuarie este de - 3 °C, iar cea a lunii iulie, de 19 °C. Temp. minima absoluta a fost de - 34,5 °C (înregistrata în ianuarie 1963), iar maxima absoluta, de 38,5 °C (înregistrata în august 1952). Media precipitatiilor anuale atinge 663 mm, cea mai ploioasa luna fiind iunie (99 mm), iar cea mai uscata, februarie (26 mm). În ultimii ani, se observa faptul ca iernile devin din ce în ce mai blânde, cu temperaturi care rareori scad sub - 15 °C si cu zapada din ce în ce mai putina. Verile sunt din ce în ce mai calde, crescând numarul de zile tropicale (în care maxima depaseste 30 °C).

Zona metropolitana Cluj-Napoca este o unitate teritoriala de planificare, compusa din comunele Apahida, Cojocna, Suatu, Caianu, Jucu, Palatca, Cluj, Bontida, Dabâca, Borsa, Chinteni, Alunis, Cornesti, Panticeu, Vultureni, Aschileu, Sânpaul, Baciu, Gârbau, Aghiresu, Capusu Mare, Gilau, Floresti, Savadisla, Ciurila, Feleacu, Aiton, Recea-Cristur si municipiul Cluj-Napoca, principalul pol de dezvoltare al acestei unitati.