太原西、北、东三面环山，中、南部为河谷平原，整个地形北高南低呈簸箕形。海拔最高点为2670米，最低点为760米，平均海拔约800米，市区坐落于海拔800米的汾河河谷平原上。

太原位于山西省境中央，太原盆地的北端，华北地区黄河流域中部，地处南北同蒲和石太铁路线的交汇处。地理坐标为东经111°30′～113°09′，北纬37°27′～38°25′。区域轮廓呈蝙蝠形，东西横距约144公里，南北纵约107公里。