下関市は山口県の最西端かつ、本州の最西端に位置する。関門海峡を挟んで西を日本海（響灘）、南を瀬戸内海（周防灘）に接する。周防灘に注ぐ木屋川や響灘に注ぐ綾羅木川などの河口付近に形成されている沖積平野部を除くと、稜線が海岸ぎりぎりまで接近する地形となっており、特に旧市街では平地が少ない。また下関中心部と長府地区を遮るように.mw-parser-output ruby.large{font-size:250%}.mw-parser-output ruby.large>rt,.mw-parser-output ruby.large>rtc{font-size:.3em}.mw-parser-output ruby>rt,.mw-parser-output ruby>rtc{font-feature-settings:"ruby"1}.mw-parser-output ruby.yomigana>rt{font-feature-settings:"ruby"0}霊鷲山（りょうじゅせん）や大唐楯山、茶臼山が存在している。旧郡部ではいくつかの盆地が点在し、それぞれの盆地で集落を形成している。市内に位置する主な山としては、関門海峡に面し瀬戸内海国立公園を形成する火の山、航空通信施設などのある華山、あるいは狗留孫山（くるそんざん）などがある。人の住む島としては、関門海峡に面した彦島、響灘に浮かぶ角島、蓋井島（ふたおいじま）、六連島（むつれじま）がある。
気候

下関市の気候は複雑で、日本海側気候と瀬戸内海式気候と太平洋側気候の境界に当たる。冬は北西の季節風の影響で曇天が多く、雨・雪の降る日もある。降雪量は少ない。

三方（西・南・東）を海に囲まれ、響灘を流れる対馬海流の影響もあり、旧市内及び響灘沿岸の日較差（日最高気温と日最低気温の差）は小さく、夏は山口県の他の地域に比べるとそれほど高温にならず、冬も低温にならない為温暖で過ごしやすい地域と言える。しかし、豊田町や菊川町など山沿いの内陸部では寒暖の差は大きい[2]。

下関地方気象台（下関市竹崎町、標高3m）の気候
月1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年
最高気温記録 °C （°F）19.1
(66.4)23.7
(74.7)26.2
(79.2)29.7
(85.5)30.9
(87.6)35.1
(95.2)36.2
(97.2)37.0
(98.6)35.0
(95)30.8
(87.4)26.9
(80.4)26.2
(79.2)37.0
(98.6)
平均最高気温 °C （°F）9.7
(49.5)10.5
(50.9)13.7
(56.7)18.4
(65.1)22.7
(72.9)25.8
(78.4)29.7
(85.5)31.3
(88.3)27.8
(82)23.0
(73.4)17.5
(63.5)12.3
(54.1)20.2
(68.4)
日平均気温 °C （°F）7.2
(45)7.5
(45.5)10.3
(50.5)14.7
(58.5)19.1
(66.4)22.5
(72.5)26.5
(79.7)27.9
(82.2)24.6
(76.3)19.7
(67.5)14.5
(58.1)9.5
(49.1)17.0
(62.6)
平均最低気温 °C （°F）4.8
(40.6)4.9
(40.8)7.4
(45.3)11.6
(52.9)16.2
(61.2)20.1
(68.2)24.2
(75.6)25.6
(78.1)22.2
(72)16.9
(62.4)11.8
(53.2)7.0
(44.6)14.4
(57.9)
最低気温記録 °C （°F）?6.3
(20.7)?6.5
(20.3)?5.5
(22.1)0.5
(32.9)6.5
(43.7)9.5
(49.1)15.1
(59.2)17.5
(63.5)12.8
(55)5.9
(42.6)0.7
(33.3)?4.6
(23.7)?6.5
(20.3)
降水量 mm （inch）80.0
(3.15)75.9
(2.988)121.2
(4.772)130.8
(5.15)154.2
(6.071)253.6
(9.984)309.4
(12.181)190.0
(7.48)162.6
(6.402)83.7
(3.295)81.9
(3.224)69.1
(2.72)1,712.3
(67.413)
降雪量 cm （inch）1
(0.4)1
(0.4)0
(0)0
(0)0
(0)0
(0)0
(0)0
(0)0
(0)0
(0)0
(0)0
(0)2
(0.8)
平均降水日数 （?0.5 mm）11.510.711.410.49.712.412.010.09.87.29.010.9124.9
平均降雪日数10.56.92.60.00.00.00.00.00.00.00.87.027.7
% 湿度63636567707879757367666369
平均月間日照時間95.8116.1162.9187.6207.1146.6172.4207.2161.9176.3134.7102.61,875.9
出典：気象庁 (平均値：1991年-2020年、極値：1883年-現在)[3][4]

豊田（下関市豊田町大字稲光字土橋、標高40m）（1991年 - 2020年）の気候
月1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年
最高気温記録 °C （°F）16.8
(62.2)21.8
(71.2)25.1
(77.2)28.4
(83.1)31.4
(88.5)34.1
(93.4)35.7
(96.3)36.2
(97.2)33.9
(93)30.7
(87.3)26.4
(79.5)23.2
(73.8)36.2
(97.2)
平均最高気温 °C （°F）8.7
(47.7)9.8
(49.6)13.4
(56.1)18.6
(65.5)23.1
(73.6)25.9
(78.6)29.3
(84.7)30.7
(87.3)27.2
(81)22.3
(72.1)16.7
(62.1)11.2
(52.2)19.8
(67.6)
日平均気温 °C （°F）3.6
(38.5)4.4
(39.9)7.5
(45.5)12.4
(54.3)17.3
(63.1)21.2
(70.2)25.1
(77.2)25.9
(78.6)22.0
(71.6)16.1
(61)10.4
(50.7)5.4
(41.7)14.3
(57.7)
平均最低気温 °C （°F）?1.1
(30)?0.8
(30.6)1.7
(35.1)6.1
(43)11.4
(52.5)17.0
(62.6)21.6
(70.9)22.1
(71.8)17.8
(64)10.8
(51.4)5.0
(41)0.5
(32.9)9.4
(48.9)
最低気温記録 °C （°F）?7.9
(17.8)?9.1
(15.6)?6.2
(20.8)?4.0
(24.8)0.0
(32)5.5
(41.9)12.0
(53.6)14.3
(57.7)4.6
(40.3)?0.6
(30.9)?3.7
(25.3)?6.3
(20.7)?9.1
(15.6)
降水量 mm （inch）90.8
(3.575)88.3
(3.476)140.5
(5.531)151.4
(5.961)183.7
(7.232)272.5
(10.728)342.8
(13.496)201.2
(7.921)167.8
(6.606)93.3
(3.673)88.2
(3.472)83.1
(3.272)1,899.1
(74.768)
平均降水日数 （?1.0 mm）11.310.711.610.09.512.411.69.99.57.79.311.1124.6
平均月間日照時間99.8107.6156.1182.9206.1137.0152.6189.8151.6169.5134.5103.91,791.3
出典1：Japan Meteorological Agency
出典2：気象庁[5]

地域
地名詳細は「下関市の地名」を参照
人口

下関市と全国の年齢別人口分布（2005年）下関市の年齢・男女別人口分布（2005年）
■紫色 ― 下関市
■緑色 ― 日本全国■青色 ― 男性
■赤色 ― 女性
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現在、技術上の問題で一時的にグラフが表示されなくなっています。

下関市（に相当する地域）の人口の推移
総務省統計局 国勢調査より

旧下関市と旧豊浦郡合併時直近の国勢調査（2000年10月）に基づく旧1市4町の人口の合計が30万1097人[6] と、（当時の）中核市移行の基準である30万人[注釈 2] を越えていたため、合併同年の2005年（平成17年）10月1日に中核市の指定を受けた[7]。ただし、合併以来人口は減少している（2005年の国勢調査時点では29万693人[6]）。2021年の人口は約25万人であるが、山口県最大である。
北九州市との関係「北九州市#下関との交流関係」も参照「九州・山口地方」も参照

下関市は、関門海峡の対岸に位置する北九州市とともに本州と九州の接点・大陸への玄関口として発達してきた。両市が中心となって形成される都市圏は関門都市圏とも呼ばれるように、両市の経済面および文化的な繋がりは極めて深い。観光（関門海峡花火大会）や行政サービスなどで両市の交流が盛んなほか、買い物・娯楽・通勤通学・交通機関利用（下関駅、小倉駅や北九州空港）などを目的とした両市間の人の流れが日常的にある。