Die kreisfreie Stadt Duisburg liegt zugleich am Niederrhein und am westlichen Rand des Ruhrgebietes. Die Halbmillionenmetropole ist nach Köln, Düsseldorf, Dortmund und Essen die fünftgrößte Stadt Nordrhein-Westfalens. Das Oberzentrum am Niederrhein nimmt auf der Liste der Großstädte in Deutschland den Platz 15 ein. Duisburg gehört zum Regierungsbezirk Düsseldorf und war 2010 zusammen mit anderen Städten des Ruhrgebiets (RUHR.2010 – Kulturhauptstadt Europas) Kulturhauptstadt Europas.
Die an der Ruhrmündung und dem Ausgangspunkt des historischen Hellwegs gelegene Metropole entwickelte sich bereits im Mittelalter zu einem urbanem Handelszentrum, verlor jedoch im 13. Jahrhundert auf Grund der Verlagerung des Rheins, die die Stadt vom Strom abschloss, erheblich an wirtschaftlicher und politischer Bedeutung.
Im 19. Jahrhundert wuchs sie wegen ihrer günstigen Lage entlang des Rheins und der Nähe zu den Kohlelagerstätten im Ruhrgebiet auf der Basis der Eisen und Stahl erzeugenden Industrie zu einem bedeutenden Industriestandort.
Der Hafen mit seinem Zentrum im Stadtteil Ruhrort gilt als der größte Binnenhafen der Welt. Er prägt das Bild der Stadt genauso wie die Eisen- und Stahlindustrie. Fast ein Drittel des in Deutschland erzeugten Roheisens stammt aus den acht Duisburger Hochöfen. Die traditionelle Stahlproduktion und Metallverarbeitung in Duisburg konzentriert sich zunehmend auf die Erzeugung von High-Tech-Produkten. Durch diesen seit den 1970er Jahren anhaltenden Strukturwandel (Stahlkrise) leidet die Stadt durch den Rückgang des Arbeitskräftebedarfs insbesondere in der Montanindustrie seit Jahrzehnten unter einer der höchsten Arbeitslosenquoten Westdeutschlands.
Duisburg liegt am Rande des niederbergischen Hügellandes, an der Mündung der Ruhr in den Rhein. Das Stadtgebiet erstreckt sich zu beiden Seiten dieser Flüsse. Im Norden der Stadt münden die Alte Emscher und die Kleine Emscher in den Rhein.
In der Landesplanung ist Duisburg als Oberzentrum eingestuft. Als rheinische Stadt gehört sie dem Landschaftsverband Rheinland (LVR) an, als Ruhrgebietsstadt ist sie Mitglied des Regionalverbands Ruhr (RVR).
Höchste Erhebung der Stadt ist der Standort Haus Hartenfels mit 82,52 m ü. NN, der tiefste Punkt liegt mit 14,85 m ü. NN in Duisburg-Walsum (Kurfürstenstraße). Die mittlere Höhenlage des Stadtkerns beträgt 33,5 m ü. NN (Duisburg-Mitte, Königstraße/Ecke Hohe Straße).
Ein Drittel der Duisburger Bevölkerung lebt durch Bergsenken unterhalb des Wasserspiegels vom Rhein in einem Poldergebiet – geschützt durch hohe Rheindeiche und Grundwasserpumpwerke. Der Pegelnullpunkt (Sohle des Flussbetts) liegt in Ruhrort 16,09 m ü. NN.
Die Stadt Duisburg grenzt im Westen und Norden an die Städte Moers, Rheinberg und Dinslaken im Kreis Wesel, im Osten an die kreisfreien Städte Oberhausen und Mülheim an der Ruhr, im Süden an die Stadt Ratingen im Kreis Mettmann, die kreisfreie Stadt Düsseldorf, die Stadt Meerbusch im Rhein-Kreis Neuss und die kreisfreie Stadt Krefeld.
Die Stadt Duisburg hat sich bereits 1973 mit flussabwärts gelegenen Landkreisen zur Euregio Rhein-Waal zusammengeschlossen. Dazu gehören die niederrheinischen Kreise Kleve und Wesel, die Städte Arnheim und Nimwegen sowie einige grenznahe niederländische Provinzen.
Seit der kommunalen Neuordnung vom 1. Januar 1975 unterteilt sich das Duisburger Stadtgebiet in 46 Stadtteile, die sich auf die sieben Stadtbezirke Walsum, Hamborn, Meiderich/Beeck, Homberg/Ruhrort/Baerl, Duisburg-Mitte, Rheinhausen und Duisburg-Süd verteilen. Bei der Kommunalwahl wählen die Bürger für jeden Stadtbezirk eine Bezirksvertretung, die über 19 Mitglieder verfügen. Außerdem besitzt jeder Stadtbezirk ein Bezirksamt.
Der Stadtbezirk Mitte ist der einzige Bezirk mit einer sechsstelligen Einwohnerzahl (105.961) und damit gleichzeitig der größte unter den sieben Stadtbezirken. Gefolgt wird er von Rheinhausen (77.933), Meiderich/Beeck (73.881), Süd (73.321) und Hamborn (71.891). Mit 51.528 Einwohnern ist der nördlichste Bezirk Duisburgs, Walsum, der zweitkleinste, der kleinste ist Homberg/Ruhrort/Baerl, wo 41.153 Menschen leben. (Stand 2008)
Dabei ist der Stadtbezirk Homberg/Ruhrort/Baerl mit einer Fläche von 37,1 Quadratkilometern flächenmäßig der drittgrößte Bezirk in Duisburg, größer sind nur Süd (49,84 km²) und Rheinhausen (38,68 km²). Die weiteren Stadtbezirke weisen Flächen zwischen 34,98 km² und 20,84 km² auf.
Durch seine Lage im Westen der Bundesrepublik weist Duisburg ein ganzjährig gemäßigtes Klima auf. Die Niederschlagssumme liegt daher bei etwa 710 mm. Dies entspricht etwa dem Deutschlanddurchschnitt. Außerdem weist Duisburg eine hohe Durchschnittstemperatur auf, der Deutsche Wetterdienst führt Duisburg zusammen mit Heidelberg als wärmsten Ort Deutschlands auf. Beleg hierfür ist die offiziell gültige Messperiode, welche von 1961 bis 1990 dauerte, in der die Durchschnittstemperatur in Duisburg bei 10,9° Celsius lag. Die hohe Temperatur wird zum einen begünstigt durch das Stadtklima und zum anderen durch das milde Winterklima des Niederrheins. Dabei wird das Winterklima des Niederrheins durch die Nähe zur Nordsee und die atlantischen Tiefdruckgebiete beeinflusst.