Rossiyaning Yevropa qismida Smolensk-Moskva qirlari, Oka-Moskvoretsk tekisligi va Meshchyora pasttekisligi tutashgan joyda, Oka va Volga daryolari orasida, Moskva daryosi sohillarida joylashgan. Shahar hududining asosiy kismiqismi 120 m balandlikda, keng tarqalgan qayirlar va qayir usti terrasalariga ega boʻlgan Moskva daryosi va uning irmoklariirmoqlari (Yauza, Setuni va boshqalar)ning keng vodiyli morena va flyuvioglya-sial tekisliklari chegarasi ichida oʻrnashgan. Suvayirgʻichlar (shu jumladan, "etti tepalik" — [[Kreml]], Sreten, Tver, Tryoxgorka, Tagan, Lefort, Vorobyov tepaliklari)ning bir oz koʻtarilgan qismlari daryo vodiylari va jarliklar bilan almashib boradi. Relyefning eng yuqori nuqtalari Teplostan qirlari (balandligi 254 m gacha) kirib borgan janubi-sharq va SmolenskMoskva qirlarining janubiy yon bagʻridagi Ximki suv havzasi xududida joylashgan. Shaharning sharqiy, janubi-sharqiy qismlari Meshchyora pasttekisligining gʻarbiy chekkasida oʻrnashgan. Moskvaning markaziy rayonlarida qayta ishlangan grunt, koʻchalar va hokazo qoldiqlaridan tarkib topgan madaniy qatlamning qalinligi 4–6 m (koʻmilgan jarliklar, kichkina soylar, hovuz va botqoqliklar oʻrnida 10–20 m)ga yetadi. 100 dan ziyod soy, shu jumladan, Neglinnaya yer osti quvurlari orqali oʻtkazilgan. Moskva iqlimi moʻʼtadilmo'tadil kontinental. Qishi moʻʼtadilmoʼtadil sovuq. Yanvarning oʻrtacha temperaturasi —10,2°. Yozi issiq, iyulning oʻrtacha temperaturasi 18,1°. Shahar markazi temperaturasi chekkalarga nisbatan oʻrta hisobda 1,5—2° yuqori. Yillik yogʻin 540–650 mm (eng kupiko'pi iyul— avgustda). Rossiyada ilk bor barpo qilingan Los Oroli milliy bogʻi Moskva hududida joylashgan.
