大阪市位于大阪府中部的大阪湾沿岸地区，面积223平方公里，在政令指定都市中排名第17位，仅大于埼玉市、堺市和川崎市。市区大部分位于大阪平原上。大阪平原是一座冲积平原，地势平坦。大阪市东部的上町台地则是市内地势较高的地区，北起大阪城一带，南至住吉大社附近，宽度约2至3公里，长度超过10公里，是一座冲积台地。

在约8000至7000年前时，由于绳文海进导致水位高涨，现在的大阪平原曾位于海面之下，被称为“河内湾”。在大阪平原还是河内湾的时期，上町台地曾是深入海中的一个半岛，也正因其地势较为安定，上町台地是大阪市内最早有人生息的地方。随着上町台地北侧的沙嘴逐渐向北延伸，至绳文时代中期，河内湾已演变为潟湖，被称为“河内湖”。

为了扩大陆地面积，大阪曾多次进行填海。大阪的大规模填海开始于17世纪的新田开发。现在大阪市区面积的四分之一都来自于填海。大阪市沿海的梦洲、舞洲、咲洲等岛屿也是由填海造陆而成的人工岛。