東京都の主要部分は、関東平野に位置し、東京湾に面している。神奈川県、埼玉県、千葉県と隣接しており、山岳地帯で一部山梨県とも接している。東京都の行政区域には、伊豆諸島と小笠原諸島が含まれるため、日本の最南端である沖ノ鳥島と、最東端である南鳥島が東京都に属している。令制国の武蔵国の一部の範囲、下総国の一部の範囲、伊豆国の一部の範囲を合わせたものが、現在の東京都の範囲に相当する。

面積は2,187.58平方キロ、人口は12,577,819人（2005年12月1日現在）である。日本の都道府県の中では人口が最も多く、人口密度は大阪府と同程度である。東京都区部を中心とするにあげられることもある<ref>Inventory of World Cities (GaWC)</ref>。