Тбилиси расположен в Тбилисской котловине, протянувшись узкой полосой почти на 30 км в долине реки Куры и по прилегающим с трёх сторон склонам гор. Высота над уровнем моря — 380-770 метров. В окрестностях Тбилиси выделены участки с 6-, 7 - и 8-балльной сейсмичностью. С востока, юга и частично с запада Тбилиси граничит с Гардабанским районом, с севера и остальной части запада — с Мцхетским районом.