淮安市洪澤區地處北緯33°02′—34°24′、東經118°28′—119°10′,橫跨“兩湖”,縱貫“三水”(淮河入海水道、淮河入江水道、蘇北灌溉總渠),地處蘇北中部,位于淮河下游,屬淮河沖積平原的一部分。東依白馬湖,與淮安市淮安區、金湖縣及揚州市寶應縣水陸相依;南至淮河入江水道(三河),與盱眙縣毗鄰;西偎洪澤湖,與宿遷市泗洪、泗陽兩縣隔湖相望;北達蘇北灌溉總渠,與淮安市清江浦區以蘇北灌溉總渠、淮河入海水道為界。
淮安市洪澤區呈西高東低之勢。全境東西跨度63公里,南北跨度38.5公里;全縣最高點在老子山鎮的丹山頂,高程51.5米;最低點在白馬湖區,高程僅為5.1米 。洪澤湖西南面的老子山鎮為不連片的低丘陵地,中部為洪澤湖區,東部皆為黃淮沖積平原,地勢平坦。洪澤湖大堤高程18.5米,與東部平原落差達10米以上;湖底淺平,高程為一般為10～11米,最低處約8.5米,最高處為12米,高出洪澤湖大堤以東地區3～5米。洪澤湖猶如囤在平原上的一座大魚倉,所以又稱之為“懸湖”。縱橫洪澤區境內的主要河流有:淮河、蘇北灌溉總渠、淮河入江水道、老三河、草澤河、張福河、洪金排澇河等過境河流,以及潯河、硯臨河、貼堆河、往良河、花河等境內河流。
淮安市洪澤區位于北半球中緯度,地處中國南北氣候主要分界線——“秦嶺-淮河”南側,屬北亞熱帶和暖溫帶過渡性地帶,具有季風性和兼受洪澤湖水體調節的氣候特點。四季分明,冬季寒冷干燥,春季冷暖多變,夏季濕熱多雨,秋季溫和晴朗。氣候溫和,年平均氣溫 14.9℃,1月份最冷,平均氣溫1.5℃。7月份最暖,平均氣溫27.2℃。無霜期長,年平均 242天。雨量充沛,年均降水量913.3毫米。日照充足,年均日照 2300小時,日照率52%。