Ottawa liegt am südlichen Ufer des Ottawa-Flusses an der Mündung von Rideau-Kanal, Rideau River und Rivière Gatineau. Die ältesten Teile der Stadt Lower Town befinden sich im Bereich zwischen Rideau-Kanal und Rideau River. Am gegenüberliegenden Ufer des Kanals findet man Centre Town, das finanzielle und kommerzielle Zentrum der Stadt. Zwischen dem Stadtzentrum und dem Ottawa-Fluss liegt Parliament Hill, das Regierungsviertel der kanadischen Bundesregierung. Das Stadtgebiet von Ottawa umfasst eine Fläche von 2.779 km² (Statistik Kanada).
Die Bundesregierung bildet das Ottawa-Gatineau-Gebiet (Städte Ottawa und Gatineau als Canada's Capital Region - Région de la capitale nationale, aber es gibt keinen offiziellen Bundesregierungsbezirk in Kanada. Ottawa und Gatineau sind Städte, die in zwei unterschiedlichen Provinzen, Ontario und Québec, liegen.