作为北荷兰省的一部分，阿姆斯特丹坐落在荷兰的西北部，与乌特勒支省和弗莱福兰省相邻。阿姆斯特尔河在市中心分流进许多小运河，最终流入了IJ湾（IJ Bay）。阿姆斯特丹平均海拔为2米[26]。城市主要地形是平原，西南部是一片人造森林。北海运河将阿姆斯特丹与北海连接起来。

阿姆斯特丹及周边地区已经高度城市化。该市面积为219.4平方千米，人口密度为每平方千米4457人，房屋密度为每平方千米2275间[27]。该城市林木覆盖率达到12%[28]。 阿姆斯特丹气候宜人，天气情况主要受到来自北海的气流影响。冬季气温温和，很少低过0 °C。按照美国农业部最新的评级，处于欧洲大陆北端的阿姆斯特丹及北荷兰省大部分地区属于9级抗寒区。遭受来自欧洲大陆、斯堪的那维亚、俄罗斯以及西伯利亚的寒流侵袭的少数地区可能出现霜冻。由于阿姆斯特丹三面环水，并且具有很强的热岛效应，夜间气温很少低过-5 °C，但是25千米外的东南市郊希尔弗瑟姆（Hilversum），最低气温可达-12 °C。夏季温暖但不炎热。八月平均最高气温仅有22 °C，超过30 °C的高温一般来讲只有3天左右。该城市平均每年有约175天降水，但年平均降水量只有不到760毫米。雨季一般从10月到次年3月，降水方式以小雨为主。极少数情况下，该城市会遭受暴风雨。