南山区位于深圳市西南部的南头半岛， 地理坐标为北纬 22°24′至22°39′，东经113°53′(陆上)至114°1′。行政区域东起车公庙与福田区相邻，西至南头安乐村、赤尾村与宝安区毗连，北背羊台山与宝安区接壤，南临蛇口港、大铲岛和内伶仃岛与香港元朗相望。地形为南北长、东西窄，南北最长处约17公里(羊台山到狮山)，东西最窄处2.5公里。全区陆域面积187.5平方公里，其中二线(特区管理线)内150.6平方公里，二线外31.4平方公里(包括内伶仃岛和大铲岛)，海岸线长43.7公里。南山区东距汕头272.8公里(直线距离)，东南隔海距香港元朗5.5公里，东北距惠州61.6公里，西北距东莞61.3公里，西距广州102.4公里，西南距珠海、澳门59.1公里。

地形北高南低，北部为山丘盆地，中部为低丘台地，南部为低丘平地。主要山丘有羊台山、塘朗山、大南山、小南山;主要海湾有深圳湾、妈湾、赤湾、蛇口湾;岛屿有内伶仃岛、大铲岛、孖洲岛、大矾石岛、小矾石岛;主要河流大沙河纵贯全区南北，全长18.8公里，为深圳市第二大河流;较大的水库有西丽水库、长岭皮水库，另有牛淇坑水库、留仙洞水库、钳颈水库、碑肚水库4座小二型水库。有国家级自然保护区内伶仃岛。全区有鸟类、兽类、爬行类、两栖类野生动物28目69科282种，其中国家重点保护的32种，蟒蛇为国家一级保护动物;森林群落蕨类、裸子、被子植物有90科275种，桫椤为国家一级稀有濒危保护植物，长源苏铁为珍稀野生苏铁种群。特产有南山荔枝，为国家地理标志产品保护的农产品;南山甜桃，以“果大、肉厚、味甜”著称。

东晋咸和六年(331年)，宝安正式设县，南山地域属宝安县。唐至德二年(757年)，宝安县治由南头移到涌(今东莞莞城)，后宝安县更名为东莞县，南山地域改属东莞县。宋开宝五年(972年)，东莞县并入增城县，南山地域属增城县。开宝六年(973年)，恢复东莞县，南山地域属东莞县。万历元年(1573年)，设置新安县，新安县治设于原宝安县治南头，南山地域属新安县。清康熙五年(1666年)，新安县被裁撤并入东莞县，南山地域属东莞县。康熙八年，新安县建置得以恢复，南山地域属新安县。民国3年(1914年)1月，新安县更名为宝安县，南山地域属宝安县。1979年1月，改宝安县为深圳市，南山地域属深圳市。1983年9月，南头区成立，为县级建制。1984年8月，在南头区析置蛇口区。1990年9月，南头区、蛇口区合并成立南山区，隶属深圳市。

南山区设有南头街道、南山街道、西丽街道、沙河街道、蛇口街道、招商街道、粤海街道、桃源街道8个街道，社区居委会105个。全区2015年年末常住人口129.12万人，比上年末增加15.53万人，其中户籍人口75.59万人;非户籍人口53.52万人。