本區位居桃園市境之東北，即桃園台地之東北側，屬坪頂台地，為銜接桃園台地與台北盆地之門戶；本區東鄰新北市鶯歌區，西接桃園市中壢區，南鄰大溪區，北與桃園區接攘，西南與平鎮區為界，土地總面積為三三‧七一平方公里，東西長六，七六〇公尺，南北長八，四六〇公尺，西側較寬，行政區內共有五十一里，人口密度為六‧二〇〇人／平方公里，為全市面積最小之行政區域，約佔全市之二、八％。
本區境內全為台地地形，地勢平坦，唯東南側稍高，西北較低，海拔高度約在海拔一一〇至一一五公尺間，而茄苳溪由本市西南向北延伸注入南崁溪，溪水終年潺潺流過，早期本區之農業發展均以此地為重，除少數的旱地之外，大多為肥沃的良田，土壤適宜栽種水稻以及各類蔬菜。
埤塘遍布亦是本區一大地理特徵，早期先民來到本區屯墾落腳，由於水利灌溉的缺乏，以及天候陰晴的不可靠，因此先民必須先開鑿埤塘儲存雨水，做為灌溉用途，還可在埤塘內養殖魚蝦，提供另一項生產資源。因此本區埤塘在經歷二、三百年的經營，逐漸形成現今地理環境上一特殊生態景觀，其中霄裡池為清代移民開鑿洪圳口溪集水而成，總計全區埤塘（含水池、魚池）數量約八十個以上。