Helsinki erstreckt sich auf einer Fläche von 686 km², wovon 186 km² Land sind, über das Festland und insgesamt 315 vorgelagerte Schären. Die wichtigsten Inseln sind das Wohngebiet Lauttasaari, Seurasaari, das ein Freilichtmuseum beherbergt, Korkeasaari, auf der sich der Zoo von Helsinki befindet, und die Festungsinsel Suomenlinna.
Die 98 Kilometer lange Küstenlinie ist mit zahlreichen Buchten und Halbinseln stark gegliedert. Im Laufe der letzten Jahrhunderte wurden zahlreiche Aufschüttungen vorgenommen, die die Küstenlinie teils stark verändert haben. Rund 20 % des Stadtgebiets sind bewaldet, weitere knapp 10 % bestehen aus Parks und Grünanlagen. 5 % der Fläche werden landwirtschaftlich genutzt.
Das Stadtzentrum befindet sich auf der Halbinsel Vironniemi im Südwesten des Stadtgebietes. Charakteristisch für Helsinki ist der große Unterschied zwischen der relativ dicht bebauten Innenstadt und den seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts erbauten Vororten, die sich im Norden und Osten anschließen.