Washington D. C. se encuentra en 38°53′42″N 77°02′11″O (las coordenadas de la Zero Milestone, en el parque de The Ellipse).

Según la Oficina del Censo de los Estados Unidos, la ciudad tiene un área total de 177 km² (68.3 mi²). De ellos, 159.0 km² (61.4 mi²) son tierra y 18.0 km² (6.9 mi²) son agua. El área total ocupada por el agua es de 10.16%.

Washington está rodeado por los estados de Virginia en el lado sudoeste y por Maryland por el sureste, noreste y noroeste. El Distrito de Columbia (donde se encuentra Washington) interrumpe la frontera entre Virginia y Maryland, que está formada la orilla sur por el cauce del río Potomac. La parte del río Potomac que pasa por Washington está completamente dentro del territorio del Distrito de Columbia, ya que el Distrito llega hasta la orilla sur del río. La ciudad alberga la histórica ciudad federal, territorio que fue parte de los dos estados adyacentes antes de que lo cediesen para la creación de la capital de la nación. La porción de tierra que Virginia cedió le fue devuelta por el Congreso en 1847, por lo que lo que queda del Distrito de Columbia fue en su tiempo de Maryland.