淮安市洪泽区地处北纬33°02′—34°24′、东经118°28′—119°10′,横跨“两湖”,纵贯“三水”(淮河入海水道、淮河入江水道、苏北灌溉总渠),地处苏北中部,位于淮河下游,属淮河冲积平原的一部分。东依白马湖,与淮安市淮安区、金湖县及扬州市宝应县水陆相依;南至淮河入江水道(三河),与盱眙县毗邻;西偎洪泽湖,与宿迁市泗洪、泗阳两县隔湖相望;北达苏北灌溉总渠,与淮安市清江浦区以苏北灌溉总渠、淮河入海水道为界。
淮安市洪泽区呈西高东低之势。全境东西跨度63公里,南北跨度38.5公里;全县最高点在老子山镇的丹山顶,高程51.5米;最低点在白马湖区,高程仅为5.1米 。洪泽湖西南面的老子山镇为不连片的低丘陵地,中部为洪泽湖区,东部皆为黄淮冲积平原,地势平坦。洪泽湖大堤高程18.5米,与东部平原落差达10米以上;湖底浅平,高程为一般为10～11米,最低处约8.5米,最高处为12米,高出洪泽湖大堤以东地区3～5米。洪泽湖犹如囤在平原上的一座大鱼仓,所以又称之为“悬湖”。纵横洪泽区境内的主要河流有:淮河、苏北灌溉总渠、淮河入江水道、老三河、草泽河、张福河、洪金排涝河等过境河流,以及浔河、砚临河、贴堆河、往良河、花河等境内河流。
淮安市洪泽区位于北半球中纬度,地处中国南北气候主要分界线——“秦岭-淮河”南侧,属北亚热带和暖温带过渡性地带,具有季风性和兼受洪泽湖水体调节的气候特点。四季分明,冬季寒冷干燥,春季冷暖多变,夏季湿热多雨,秋季温和晴朗。气候温和,年平均气温 14.9℃,1月份最冷,平均气温1.5℃。7月份最暖,平均气温27.2℃。无霜期长,年平均 242天。雨量充沛,年均降水量913.3毫米。日照充足,年均日照 2300小时,日照率52%。