Südafrika liegt auf der Südhalbkugel, was bedeutet, dass die Jahreszeiten gegenüber denen der Nordhalbkugel um ein halbes Jahr verschoben sind. Johannesburg liegt im östlichen Teil des großen südafrikanischen Zentralplateaus, das auch unter dem Namen Highveld bekannt ist. Die Grenzen des Großraums Johannesburg erstrecken sich von Orange Farm im Süden bis Midrand im Norden. Zwei weitere Großräume liegen in unmittelbarer Nachbarschaft, Tshwane im Norden und Ekurhuleni im Osten. Obwohl Johannesburg die geringste Fläche von diesen dreien hat, ist die Bevölkerungszahl am größten.
Die durchschnittliche Höhe beträgt 1.753 m ü. NN. Außerdem ist Johannesburg eine der größten Städte, die weder am Meer noch an einem Fluss oder an einem anderen Gewässer liegen. Weitere solche Städte sind Mexiko-Stadt, Teheran und Phoenix.