区名が示すように福岡市の西部に位置している。東は室見川を挟んで早良区と接し、西は糸島半島の付け根部分を区域とし、叶岳・高祖山などの300～400m級の々があり、前原市・志摩町と接する。南は脊振山地の一部で、早良区に接している。北は博多湾に面している。区内を筑肥線および福岡高速道路・福岡前原道路が東西に貫いている。

中心市街地は区の北東部の東端の姪浜地区にある。市の中心部に比較的近い、北東部、東部は市街地・住宅地が発達している。

それ以外の西部や南部地域は、国道202号や筑肥線の駅の周辺が市街化している他は、田園が広がっており、北西部の港湾沿いには漁港が点在している。

また玄界灘上の能古島、玄界島、小呂島を区域に含んでいる。

区の東部の東端には福岡市地下鉄七隈線の橋本駅および同線の車両基地があり、駅前整備は進んでいるが、周辺の発展はまだ途上段階である。