Phía Bắc giáp tỉnh Quảng Ngãi, điểm cực Bắc có tọa độ: 14°42'10 Bắc, 108°55'4 Đông. Phía Nam giáp tỉnh Phú Yên, điểm cực Nam có tọa độ: 13°39'10 Bắc, 108°54'00 Đông. Phía Tây giáp tỉnh Gia Lai, điểm cực Tây có tọa độ: 14°27' Bắc, 108°27' Đông. Phía Đông giáp biển Đông với bờ biển dài 134 km, điểm cực Đông là xã Nhơn Châu (Cù Lao Xanh) thuộc thành phố Qui Nhơn, có tọa độ: 13°36'33 Bắc, 109°21' Đông.

Quy Nhơn nằm trong phạm vi tọa độ từ 13°36' đến 13°54' vĩ Bắc, từ 109°06' đến 109°22' kinh Đông. Thành phố Quy Nhơn nằm ở phía đông nam của tỉnh Bình Định, phía đông là biển Đông, phía tây giáp huyện Tuy Phước, phía bắc giáp huyện Tuy Phước và huyện Phù Cát, phía nam giáp thị xã Sông Cầu của tỉnh Phú Yên