Die Stadt liegt auf ca. 3.600 Metern ü.d.M. in dem ca. 400 Meter tiefen Canyon des Río Chokeyapu, der in die umgebende Hochebene des Altiplano eingeschnitten ist und sich zu einem Talkessel mit einem geschützten und angenehmen Klima weitet. Auf der Hochebene westlich von La Paz ist die Stadt El Alto entstanden, die inzwischen mit 775.836 Einwohnern fast genau so groß wie La Paz ist; dort befindet sich auch der internationale Flughafen La Paz-El Alto. Der Höhenunterschied zwischen den weiter talabwärts gelegenen südlichen Stadtteilen mit vielen Villen und dem Stadtrand am oberen Ende des Talkessels beträgt knapp 1000 m. Die Wohnviertel weisen eine deutliche Übereinstimmung zwischen Höhenlage und sozialem Status auf: je höher die Lage, desto ärmer die Bewohner und umgekehrt. Bei einer durchschnittlichen Abnahme der Temperatur um 0,6 °C je 100 m liegt die Differenz zwischen den tiefsten und den höchsten Wohnlagen bei immerhin 6 °C im Jahresmittel; auch die Höhenkrankheit stellt in den oberen Vierteln ein größeres Problem dar.
Die Stadt wird vom mächtigen Illimani (6.462 m) mit seinen drei Gipfeln beherrscht. Mit viel Fantasie kann man in den Felsen an seinen Hängen ein Bild eines Indio mit Frau, Kind und Lama erkennen.