Dongguan liegt östlich des Perlflusses bei dessen Mündung in das Chinesische Meer zwischen Guangzhou und Shenzhen. Im Osten und Nordosten grenzt es an die bezirksfreie Stadt Huizhou.
Das Klima ist subtropisch; die durchschnittliche Januartemperatur liegt bei 13,4 ºC, die durchschnittliche Julitemperatur bei 28,4 ºC. Die Niederschläge betragen 1800 mm pro Jahr.