南山区隶属于广东省深圳市，位于深圳经济特区西部，介于北纬22°24′至22°39′，东经113°53′至114°1′之间，行政区域东起车公庙与福田区相邻，西至南头安乐村、赤尾村与宝安区毗连，北背羊台山与宝安区接壤，南临蛇口港、大铲岛和内伶仃岛与香港元朗相望，总面积182平方公里。

南山区地处亚热带，滨临南海，属亚热带海洋性气候，四季温暖湿润，地势北高南低，平地、台地、山丘相间，由北向南逐级下降，主要山峰有羊台山、塘朗山、大南山等。