Adana, Anadolu yarımadasının güneyinde ve Akdeniz kıyısında yer alan 36°30-38°25 kuzey enlemleri ile 34°48-36°41 doğu boylamları arasında ve Akdeniz Bölgesi’nde yer almaktadır. Adana, tarihte Batılılar tarafından daha çok Kilikya olarak bilinen Çukurova'ya bir giriş kapısı olarak Akdeniz'in kuzeydoğu kıyısında bulunmaktadır. Bu geniş düzlük Toros Dağları'nın güneydoğusu boyunca uzanır.
Adana'dan Çukurova'nın batısındaki Tarsus'a giden yol Toros Dağları eteklerindeki tepelerden geçer. Sıcaklık, her yükseltiyle beraber düşer ve kayalıklı bir geçit olan Gülek Boğazı'ndan geçer ve İç Anadolu düzlüklerine doğru devam eder.
Şehrin kuzeyini 1956 yılında yapımı tamamlanan Seyhan Barajı kuşatır. Baraj hidroelektrik kuvveti için yapılmış olup alçak Çukurova düzlüğünü sulamak amaçlıdır. Ovaya dökülen şehrin iki sulama kanalı, şehir merkezi boyunca doğudan batıya doğru geçer. Yüreğir Ovasını sulama amaçlı yapılan bir kanal daha bulunmaktadır.
Adana kuzeyinde Kayseri, doğusunda Osmaniye, kuzeydoğusunda Kahramanmaraş güneydoğusunda Hatay, kuzeybatısında Niğde ve batısında Mersin illeri ve güneyinde Akdeniz ile çevrilidir. Güneyi 160 km'yi bulan Akdeniz kıyılarıyla sınırlanan ilin yüzölçümü 14.125 km2’dir. Şehir merkezinin denizden yüksekliği 23 metredir.
Adana, Orta Toroslar’ın bir bölümü ile Amanos Dağları tarafından çevrilidir. Toroslar -batıdan doğuya- Uzunyayla’ya kadar uzanır. Bu dağlarda 3000 metreyi geçen yüksekliklerin yanı sıra sert yamaçlara ve derin vadilere rastlanır. Toroslar’ın bu bölümünde İç Anadolu’yu güneye bağlayan en önemli geçit olan Gülek Boğazı bulunur.
Toros ve Amanoslar ile Akdeniz arasında kalan alana ise Çukurova denir. Misis Dağları pek yüksek olmayan görünümleri ile Çukurova’yı ikiye böler. Güneyde kalan bölüme "Aşağı Ova" kuzeyde kalan bölüme ise "Yukarı Ova" denir.
İl sınırları dahilinde irili ufaklı birçok akarsu bulunmasına rağmen Seyhan ve Ceyhan nehirleri Adana’nın en önemli akarsularıdır.