Río de Janeiro ocupa la margen occidental de la Bahía de Guanabara, que abarca el terreno existente entre Copacabana e Itaipu, y alguna de sus islas, como Governador y Paquetá. Se asienta sobre un terreno llano, rodeada de montañas y colinas. La Sierra del Mar, en el borde atlántico de la planicie, se encuentra al noroeste de la ciudad, a unos 40 km de la costa. La ciudad ocupa un área de 1182,3 km², lo que supone una densidad de población de 4781 hab/km².
