当市内を北緯36度線が通っている。関越自動車道の練馬起点36.4 km地点（西本宿地内）にはその旨が書かれた標識が設置されており、アメリカ合衆国のラスベガスや、イランの首都テヘランと同緯度であることが表記されている。
地形

市内中央部から西部にかけて東松山台地、南部には高坂台地が広がり、両台地上には東武東上線の駅があることもあり市街地や住宅地が多いほか、北部は比企丘陵、南西部は岩殿丘陵の東端部に当たりその立地を活かした住宅団地が多いようである。また、岩殿丘陵の一部である坂東山地区では工業団地としての誘致が進んでいる。都幾川・越辺川・市野川流域周辺は低地となっており田園風景が広がっている。

当市は歴史的に台地上に市街地が広がって発展してきた街で、台地にある東松山駅や高坂駅周辺は水害とはほとんど無縁だが、高度成長期以降は東京のベットタウン化進行で、郊外の低地での宅地化が進み、市野川沿いの低地にある住宅地区では水害が起きていたため、浸水対策として1996年に市野川雨水ポンプ場が完成し、水害は激減した。また、2019年に都幾川沿いの低地にある住宅地区で大規模な水害が起きたため、今後は国の事業として貯水容量約300万トンという大規模な（仮称）都幾川遊水地の整備[1]、県の事業として九十九川の排水機場整備と調整池整備[2]が行われる予定である。

一級河川

都幾川

県管理区間：月田橋 - 鞍掛橋 - 神戸大橋 - 稲荷橋 - 関越道 都幾川橋 - (管理境界)

国管理区間：(管理境界) - 関越道都幾川橋 - 唐子橋 - 東武東上線都幾川橋梁 - 東松山橋 - 新東松山橋 - 高野橋 - 早俣橋


越辺川

国管理区間：越辺川橋 - 樋の口橋 - 東武東上線越辺川橋梁 - 高坂橋 - 島田橋



一級河川（県管理）

和田吉野川

和田川

九頭龍川

角川

滑川：上橋 - 中橋 - 野田橋 - 前川橋 - 松平橋 - 東松平橋 - 向台橋 - 不動橋

市野川：境橋 - 弁天橋 - 市の川橋 - 市松橋 - 簗瀬橋 - 一本松橋 - 天神橋 - 市野川橋

新江川

九十九川：中里橋 - 九十九橋 - 九十九橋(市道80号線) - 新九十九橋


準用河川

新福川

月中川

柳沢川

毛塚川


普通河川

児沢


湖沼 - 上沼、下沼、西明寺沼、天皇沼、弁天沼、五領沼、中丸沼、地獄坊沼、呉器沼、入山沼、関根沼、長戸呂沼、大沼、薬師寺沼

標高

市内の標高は135m?13mである。最も高い場所は岩殿丘陵の物見山三角点が135m、比企丘陵の市内区域では川越カントリークラブ内に84.6mの三角点がある。逆に都幾川・越辺川・市野川周辺部の標高は低く、それは下流である南東方向に行くほど顕著になり川島町境界の梅ノ木古凍貯水池西側に13mの標高点がある。東松山駅や高坂駅は台地にあるため30m台となっている。

物見山付近（大字岩殿）：135m

国道254号 上唐子(北)交差点付近（大字上唐子）：65m

国道407号 東平(北)交差点付近（大字東平）：44m

青鳥交差点付近（大字石橋）：41m

高坂丘陵地区センター付近（松風台）：39m

東松山駅付近（箭弓町）：34m

高坂駅付近（元宿）：32m

東松山インター前交差点付近（大字石橋）：28m

ピオニウォーク東松山付近（あずま町）：21m

国道407号 新宿小(南)交差点付近：16m

国道254号 川島町境界付近（大字古凍）：15m

隣接している自治体との関係

坂戸市当市の南側と接し、東上線や国道407号などによって接続されており、また当市と接している部分が多いことから往来は多く、国道407号での市境である高坂橋は道路混雑の激しい地点となっている。特に南部の高坂地区との交流が深く、日常の生活圏とする人も多いのも特徴である。

熊谷市当市の北側に接する。元々は北端部にわずかに接しているのみだったが、大里郡大里町や江南町が熊谷市と合併したことによって接する部分が大きく増えた。 古くから川越城下と中山道（熊谷宿）を結ぶ脇道が当市を経由しており、現在でも主に国道407号を通して往来が多い。両市を結ぶ国際十王交通の路線バスも頻繁に(1時間に3本程度)運行されている。 一方で市街地が非連続(途中は比企丘陵地帯)で10 km以上離れており、熊谷は北部の中心都市、東松山は比企地域の中心都市として独立していること、また埼玉県では同じ鉄道路線沿線が生活圏になりやすいため、生活圏の結びつきはやや弱めである。


比企郡滑川町当市の北西と接し、比企郡に属する。武蔵丘陵森林公園を有する。東武東上線や埼玉県道47号深谷東松山線、国道254号などによって接続されている。特に南部(森林公園駅周辺)は市街地が連続しており、東松山工業団地が市境をまたがっていること、関越自動車道東松山ICも市境から近いため当市との結びつきも非常に強い。また、市内唐子地区は東松山駅より滑川町内の森林公園駅・つきのわ駅に近い場所も存在する。


比企郡吉見町当市の東側と接し、比企郡に属する。埼玉県道27号東松山鴻巣線などによって接続されている。吉見町には鳩山町や川島町と同様に鉄道路線・駅がなく、鴻巣駅と東松山駅を町内中央を東西に横断して結ぶ川越観光自動車の路線バスが1時間に2?3本程度運行されている(他に鴻巣駅と川越駅を町内と川島町を経由するバスがあるが、1日数本である)。そのため生活圏の結びつきが強い。松山城や吉見百穴は吉見町にあるが市境に近く、当市と歴史上の接点も多い。