Quận 12 nằm về phía tây bắc Thành phố Hồ Chí Minh, nằm dọc theo Quốc lộ 1A, quận là ngõ giao thông khá quan trọng của thành phố nối liền với các tỉnh miền Đông Nam Bộ, có vị trí địa lý:
Phía đông giáp thành phố Thuận An, tỉnh Bình Dương và thành phố Thủ Đức với ranh giới là sông Sài Gòn.
Phía tây giáp quận Bình Tân.
Phía nam giáp các quận Gò Vấp, Tân Bình, Bình Thạnh và Tân Phú với ranh giới là sông Vàm Thuật – Bến Cát – Trường Đai – kênh Tham Lương.
Phía bắc và tây bắc giáp huyện Hóc Môn.