Град Источно Сарајево се налази у централном и источном дијелу Босне и Херцеговине и источном дијелу Републике Српске. Најјужнија тачка града налази се у општини Трново, у атару насеља Козија Лука, док је најсјевернија лоцирана сјевероисточно од насеља Горњи Драпнићи у општини Соколац. Најзападнија тачка је у општини Источна Илиџа, у подножју планине Игман, а најисточнија тачка је у атару насеља Точионик у општини Соколац.

Укупна површина града Источно Сарајево износи 1425.77 км².

Територија града се састоји из два дијела, већег сјеверног дијела (1380.61 км²)  и знатно мањег јужног дијела (свега 45.16 км²) . Већи сјеверни дио се протеже у правцу сјевер – југ 12 – 42 км, а исток – запад 26 – 42 км. Мањи јужни дио у правцу сјевер – југ има димензије 5 – 8 км, а исток – запад 5 – 9.8 км. Ова два дијела града Источно Сарајево су међусобно одвојена територијом општине Трново (ФБиХ), односно Кантона Сарајево.

Простор града са аспекта географске регионализације припада Планинско – котлинској регији, односно, субрегијама Источне Босне и Централне Босне. У геоморфолошком смислу подручје града припада Унутрашњим Динаридима.

Територија града граничи са укупно 13 општина. Граничне општине из Републике Српске су: Хан Пијесак, Калиновик и Рогатица. Што се тиче Федерације БиХ, град Источно Сарајево граничи са општинама Кантона Сарајево: Сарајево – Стари Град, Сарајево – Нови Град, Сарајево – Ново Сарајево, Сарајево – Центар, Илијаш, Илиџа, Трново (ФБиХ); општином Олово у Зеничко – добојском кантону и општинама Пале – Прача и Фоча – Устиколина из Босанско – подрињског кантона.

Преко територије града прелазе четири значајне друмске саобраћајнице према Србији и Црној Гори: Сарајево – Соколац – Зворник – Лозница, Сарајево – Соколац – Рогатица – Вишеград – Ужице, Сарајево – Пале – Горажде – Вишеград – Ужице, Сарајево – Трново – Добро Поље – Фоча – Црна Гора.

Жељезнички саобраћај није присутан на територији града. Најближа жељезничка станица је Централна жељезничка станица Сарајево, а најближа жељезничка пруга је пруга Зеница – Сарајево – Мостар. До 1970 – их година прошлог вијека преко територије града је пролазила ускотрачна жељезничка пруга Сарајево – Пале – Прача – Устипрача – Вишеград – Ужице.

Међународни аеродром Сарајево готово просторно граничи са градом Источно Сарајево, у подручју општине Источна Илиџа.