区の南東部は江戸時代から仙台の中心である。

日本の行政区の中で4番目に多い人口を擁する[2]。
地理詳細は「仙台の地形」を参照

区の西部にある奥羽山脈より東流する広瀬川とその支流の流域に従って、東西に細長い形の区となっている。区内の奥羽山脈は、船形山と蔵王連峰の間であまり高い峰々がなく、西からの雪雲が入り易いため、区の西部の旧宮城町は豪雪地帯に指定されている。しかし、その低さ故、関山峠（国道48号）で山形県村山地方に通じている。

区西部の旧宮城町は、愛子盆地を中心とした地域で、青葉山丘陵によって区東部と地形的には分断されている。青葉山丘陵の北部はベッドタウン、丘陵の東端の青葉山には仙台城や東北大学川内キャンパス・青葉山キャンパスがある。丘陵の東側は広瀬川の河岸段丘になっており、仙台市役所、宮城県庁、仙台駅、東北大学片平キャンパスなど、市の主要施設が集中する仙台市都心部を構成する。区の東端は仙台駅と東北新幹線・東北本線で区切られる。なお、青葉山丘陵によって分断されている区の東西を結ぶ主要交通路は、国道48号（仙台西道路・愛子バイパス）やJR仙山線が担っている。
山岳

船形山（1500.2）

後白髪山（1422.5）

三峰山（1417.6）

蛇ヶ岳（1400）

北泉ヶ岳（1253.1）


鎌倉山（520.0）

蛇台蕃山（366）

蕃山（356）

権現森（314.1）

青葉山（144）

河川

広瀬川

新川川

青下川

大倉川

芋沢川

斉勝川（山鳥川）


竜ノ口沢

萱場川

仙台川

梅田川

白沢川

湖沼

大倉湖（大倉ダム）

月山池

サイカチ沼

三共堤


真美沢堤

五色沼

長沼

沿革せんだいメディアテークからの風景

青葉区は、1987年（昭和62年）に仙台市と合併した旧宮城町（3万2108人）とそれに接する旧仙台市北西部で構成され、1989年（平成元年）4月1日に仙台市が政令指定都市に移行した際に24万5881人を擁して設置された（人口は政令市移行日の住民基本台帳人口）[3]。青葉区役所は、仙台市消防局北消防署（現・青葉消防署）の跡地に建設され、区の全体を管轄しているが、旧宮城町役場の土地・建物を受け継いだ青葉区役所宮城総合支所が旧宮城町を管轄している。

区名は区内にある仙台城の雅称の「青葉城」や「青葉山」に由来する。また、伊達政宗を祀る同区青葉町の青葉神社や仙台・青葉まつりなど、青葉という言葉は「仙台」を表す記号でもある。青葉区は区名公募の1位であり、2位は中央区、3位は広瀬区であった。公募を受けて選定した仙台市区名選定委員会は、方位は地名としてとらず、広瀬は将来の分区の際の有力候補として残すべきだという理由を添えて、青葉区を推した[4]。