Helsinki liegt im Süden des Landes in der Landschaft Uusimaa an der Küste des Finnischen Meerbusens gegenüber der estnischen Hauptstadt Tallinn. Mit den Nachbarstädten Espoo, Vantaa und Kauniainen ist Helsinki zu einer zusammenhängenden Agglomeration zusammengewachsen. Die vier politisch eigenständigen Städte bilden die sogenannte „Hauptstadtregion“ (finn. pääkaupunkiseutu, schwed. huvudstadsregionen), faktisch eine einzige Großstadt mit einer Million Einwohnern. Zum weiteren Einzugsgebiet Helsinkis gehört die Region Helsinki (finn. Helsingin seutu) mit den Gemeinden Kirkkonummi, Vihti, Nurmijärvi, Tuusula, Kerava, Sipoo, Järvenpää und Hyvinkää. In diesem Großraum leben insgesamt 1,233 Millionen Menschen, was gut ein Viertel der Gesamtbevölkerung Finnlands ausmacht.
Das Stadtgebiet Helsinkis ist, wie auch das sonstige Südfinnland, von flachen, leicht ansteigenden Hügeln aus Granitfelsen bestimmt. Die höchste Stelle in Helsinki ist mit 90 Metern eine Aufschüttung von Bauaushub im Stadtteil Malminkartano. Die höchste natürliche Erhebung befindet sich im Stadtteil Kivikko und erreicht 62 Meter über dem Meeresspiegel.