Localización de Madrid
Madrid se encuentra en el centro de la Península Ibérica en el sur de la Meseta Central, 60 km al sur de la sierra de Guadarrama y a caballo entre las cuencas de subdrenaje de los ríos Jarama y Manzanares, en la cuenca más amplia del río Tajo.
Existe una considerable diferencia de altitud dentro de la ciudad propiamente dicha, que va desde los 700 m (2.297 pies) alrededor de Plaza de Castilla en el norte de la ciudad hasta los 570 m (1.870 pies) alrededor de la planta de tratamiento de aguas residuales La China en las riberas del río Manzanares, cerca de la confluencia de este último con la vaguada de Fuente Castellana en el sur de la ciudad.
El Monte de El Pardo (espacio forestal protegido que ocupa más de la cuarta parte del término municipal) alcanza su altura máxima (843 m) en su perímetro, en las laderas que rodean el embalse de El Pardo, situado al noroeste término municipal, en el distrito de Fuencarral-El Pardo.
El núcleo urbano más antiguo se encuentra en las colinas próximas a la margen izquierda del río Manzanares. La ciudad creció hacia el este, llegando hasta el arroyo Fuente Castellana (hoy Paseo de la Castellana), y más al este hasta el arroyo Abroñigal (hoy M-30). La ciudad también creció a través de la anexión de asentamientos urbanos vecinos, incluidos los del suroeste en la margen derecha del Manzanares.