思明区位于厦门市南部，境域北纬24°26′~24°28′，东经118°03′~118 °13′，由厦门本岛南部和鼓浪屿全岛组成，北面与湖里区毗邻，东、西、南面与小金门诸岛及漳州市隔海相望，总面积84平方公里。

思明区周围海域宽阔，港港域面积达275平方公里，港阔水深，外航道水深达12~25米，宽1000米以上，可通航10万吨级船舶;内航道水深大部分在10米以上，局部8米，宽数百米，可通万吨级船舶港区岸线长234公里，其中深水岸线43公里。港外有大金门岛、小金门岛、大担、浯屿等一系列岛屿组成天然屏障，港内风浪小，可建万吨泊位约40个，最大可建10万吨泊位。港内潮差达4~6米，落潮流速大于涨潮流速，泥沙淤积少。地处亚热带，终年不冻。年平均雾日30.8天，对航行影响不大。

思明区地势西北高东南低，丘陵、台地、平原依次向海岸过渡。思明区由于面积小，河流短小且直接入海，岛内水资源总量小，不能满足生产生活的需要，九龙江北溪引水工程成为向厦门岛供水的主要水源。花岗岩丘陵、山地和沙滩，为旅游提供自然资源。