アムステルダムは北ホラント州に属し、フレヴォラント州やユトレヒト州に接している。市名の由来となったアムステル川は市の中心部で多くの運河に分割されて、最終的にはその運河群が中心部北側にあるアイ湾に注ぎ込む。アムステルダムの平均海抜は2mである。周辺の土地のほとんどは大規模な干拓地で形成されており、そのため周囲は非常に平坦である。町の南西部には広大な人造林であるアムステルダムセ・ボス"公園がある。また、アムステルダムは長い北海運河によって北海と接続されている。
アムステルダムは都市化が進んでおり、周辺地域をあわせたアムステルダム都市圏を形成している。市の面積は219.4kmであり、平均して1kmあたり2275軒の家と4457人の住民が居住している公園や自然保護区はアムステルダム市の面積の12%を占めている。