芝加哥位于北纬41度53分，西经87度39分，在伊利诺伊州的东北角方向上。这个纬度也使芝加哥成为了密西西比河水系和五大湖水系分界线上的一点。这个境内有两条河流，分别是芝加哥河和卡拉麦特河，芝加哥河流经市中心，卡拉麦特河则穿过城市南部的工业区。

    这两条河流原来都流入密歇根湖，20世纪初，为使芝加哥河的城市污水不继续污染密歇根湖水，因此芝加哥河水的流向被倒转，改为通过运河向南汇入密西西比河水系。

    芝加哥附近地区的地形相当平坦，平均海拔高度为176米。最低海拔是湖岸的176米，最高海拔为南部郊区垃圾掩埋场的224米。

    这样的地理位置和经纬度成就了芝加哥四季分明的气候，一年中最热的是七月，平均最高气温为29°C，平均最低气温为17°C；最冷的是一月，平均最高气温为2°C，平均最低气温为-11 °C。历史上记录的最高气温为1934年7月24日的40°C，最低气温为1985年1月20日的-32 °C。

    芝加哥代表的美国中部时间所在的时区是西六区，它与处在东八区的北京时间相差14个小时，也就是说中国的黑夜几乎就是芝加哥的白天。

    由于受密歇根湖的影响，芝加哥冬季多风，更有风城的称号。这样四季分明的芝加哥是世界著名的旅游胜地，平均每年可以接收全世界约5000万的游客，此外芝加哥的经济和金融也是美国众多城市中数一数二的，近百位诺贝尔奖获得者都曾在芝加哥工作学习过。