日照市位于山東省東南部黃海之濱，東經118°25′～119°39′，北緯35°04′～36°04′。東臨黃海，西接臨沂市，南與江蘇省連云港市毗鄰，北與青島市、濰坊市接壤。南北長約82公里，東西寬約90公里，總面積5310平方公里。
    日照市屬魯東丘陵，總的地勢背山面海，中部高四周底，略向東南傾斜，山地、丘陵、平原相間分布。最高點為五蓮縣境內馬耳山，海拔706米；最低點為東港區東海峪村，海拔1～1.5米。山地占總面積的17.5％，丘陵占57.2％，平原占25.3％。
    境內河流縱橫，分別歸屬沭河、濰河,除濰河流入渤海外，其余流入黃海。較大河流18條，總長461.4公里，流域面積5222.7平方公里。沭河發源于沂山南麓，境內段長76.5公里，流域面積1718.4平方公里；濰河貫穿五蓮縣、莒縣，境內段長121.4公里，流域面積1350.2平方公里；傅疃河是唯一的境內大河，全長73.5公里，流域面積1060平方公里。
    日照無天然湖泊。人工湖泊有日照、青峰嶺、小仕陽3座大型水庫和馬陵、巨峰、戶部嶺、嶠山等10座中型水庫，總庫容95913萬立方米。
    日照海岸位于黃海中部，岬灣相連，北起甜水河口，南到繡針河口，全長99.6公里，屬于比較平直的基巖沙礫質海岸。海岸線上有石臼灣、佛手灣兩大天然港灣與日照港、嵐山港組成的日照港群。近陸島嶼有桃花島、出風島；遠有平島、達山島和車牛山島組成的"前三島"，面積0.321平方公里。沿海灘涂7.6萬畝。淺海水域廣闊，10米等深線面積有30萬畝；20米等深線水域適宜養殖面積100萬畝。海洋資源開發利用潛力很大。
    日照境內有大小山頭4358座。西部為泰沂山脈系，大多呈東南、西北走向；北部山脈多呈南北和西南、東北走向；中南部有7條互不銜接的山脈，走向各異；東部屬膠東丘陵。海拔500米以上的 有39座。