沙坪坝区位于重庆市主城区的西部，东隔嘉陵江与江北区、渝北区相望，东南紧邻渝中区，南接九龙坡区，西依缙云山与壁山县毗邻，北与北碚区相连。全区幅员面积约395.8平方千米，约占重庆市总面积的0.48%。沙坪坝区最北端在中梁镇新发村，位于北纬29°46′36″;最南端在歌乐山镇山洞村，位于北纬29°27′13″，南北相距29.0千米。最东端在滴水岩，位于东经106°31′35″，最西端在曾家镇西部的青木关林区，位于东经106°14′36″，东西相距24.3千米。海拔最高点位于中梁山北端的白杨湾，为705.0米，海拔最低点位于区东南滴水岩濒临嘉陵江处，为175米。相差530米，平均海拔263米。
        沙坪坝区地貌归属于盆东平行岭谷低山丘陵区，地形由窄条状山脉和宽缓的丘陵台地组成。在地貌内外营力作用下，地表起伏明显，自西向东分布有缙云山、中梁山两列背斜低山，其间为宽缓的向斜丘陵台地。山脉两侧地势陡峻，坡度较大。山脊高程一般在500-700米之间。山脉之间宽阔的丘陵台地相对低缓，丘顶高程多在250-450米之间。中梁山以东嘉陵江以西为地势较平坦的丘陵台地。本区主要地貌特征为:低山与丘陵、台地(平坝)相间分布;丘陵、台地面积大，山地面积小，其中丘陵、台地面积约257.5平方千米，占全区总面积的65%，山地面积约138.3平方千米，占全区总面积的35%;地貌发育受地质构造和岩性的双重控制;坡面冲刷强烈，崩塌、滑坡等重力地貌发育。
       境内的铁路、公路四通八达。有成渝、襄渝两条铁路干线，有成渝(渝昆)、渝遂、绕城、内环等四条高速公路，有319、212两条国道，有地铁1号线。农村道路已达村村通，形成密布的交通网络，遍布全区，交通十分方便。