Город расположен в центре Парижского бассейна, примерно 65 м над уровнем моря. Границы жилых кварталов Парижа очерчены кольцевой автодорогой протяженностью 35 километров, с учетом Венсенского и Булонского лесов, находящиxся к востокy и к западу от города соответственно, также относящихся к территории Парижа. Периметр города составляет 54,74 км, площадь – 105 км2, таким образом, Париж занимает 113 место среди коммун Франции по этому показателю и составляет 0,02 % площади страны. Границы города не менялись с 1860 года.
В поперечнике с востока на запад город достигает 18 км, с севера на юг – 9,5 км. Наивысшая точка города (128,21) – в районе Монмартра, на тротуаре на углу между стеной забора у дома по адресу 2, rue de Mont Cenis и зданием по адресу 4, rue de Mont Cenis. Абсолютный высотный минимум (30,5 м) находится в 15 округе на пересечении улиц Leblanc и St. Charles. Парижский меридиан долгое время являлся нулевым меридианом на французских картах. Сейчас линия парижского меридиана отмечена ориентированными с севера на юг 135 памятными бронзовыми отметками диаметром 12 см на мостовых, тротуарах и зданиях с выгравированным на них именем Франсуа Араго, астронома и политика XIX века. На этой линии находится и Парижская обсерватория. Нулевой километр, от которого отсчитываются все дорожные расстояния во Франции находится на площади перед Собором Парижской богоматери.
В водах Тихого океана, на юго-востоке от Новой Зеландии, неподалеку от островов Антиподов расположен антипод Парижа.
Метеонаблюдения в Париже ведутся непрерывно начиная с 1873 года с метеостанции в парке Монсури. Париж располагается в зоне умеренного климата, на стыке двух противопоставленных друг другу климатических явлений: близость к морю обуславливает наличие теплых и влажных воздушных масс, вторжение холодного континентального воздуха, происходит чаще всего с севера и северо-востока. Средняя годовая температура составляет 12,0 °C, самый холодный месяц – январь (4,7° С), самый жаркий – июль или август (20° С), среднее годовое количество выпавших осадков – 600 мм. Наиболее дождливый месяц – май (64,9 мм), наименьшее количество осадков выпадает в феврале – 43,7 мм.
По многолетним наблюдениям, в год случается 111 дождливых дней, 18 дней идут ливневые дожди с грозами, 11 дней в году выпадают осадки в виде снега. Микроклимат Парижа, обусловленный скученностью и загрязнением, отличается температурой воздуха (в среднем на 2 °C выше средней температуры по региону, разница может доходить до 10 °C), пониженной влажностью, меньшей светлостью в дневное время и более светлыми ночами. Направление господствующего ветра в соответствии с розой ветров, построенной по данным наблюдений станции Météo-France – юго-западное.