El término municipal tiene una extensión aproximada de 882 km² y se divide de norte a sur en dos partes separadas por una serie de sierras que conforman la llamada Cordillera Sur: Carrascoy, El Puerto, Villares, Columbares, Altaona y Escalona. Estas dos grandes zonas se denominan Campo de Murcia al sur (que geográficamente forma parte de la comarca natural del Campo de Cartagena) y Huerta de Murcia al norte, consituída por la vega segureña.

La ciudad está situada a 43 msnm, en la Vega Media del Segura. El río atraviesa la ciudad de oeste a este. Es un río de régimen pluvial mediterráneo, de escaso caudal pero con fuertes crecidas, como las de 1946, 1948, 1973 o 1989 que inundaron la capital murciana.

EL paisaje más conocido y significativo del término municipal es su huerta, que domina gran parte del municipio, aunque desde hace décadas sufre la presión de la expansión urbana que la ha hecho casi desaparecer. Se trata de un territorio llano al situarse en la llamada depresión prelitoral murciana, aunque dispone de montañas que rodean el amplio valle del Segura, destacando las sierras de la mencionada Cordillera Sur y el abrupto cerro de Monteagudo en mitad de la llanura.

Además de la huerta y las zonas urbanas, el término municipal cuenta por su gran extensión con distintos paisajes: bad-lands, pinares de pino carrasco en las sierras de la cordillera prelitoral y, pasadas éstas hacia el sur, zonas de campo típico del secano mediterráneo.

También forma parte del municipio de Murcia gran parte del espacio natural de El Valle y Carrascoy, que tiene la denominación de Parque Regional.

Clima 

Dada su cercanía al mar Mediterráneo, disfruta de un clima mediterráneo de tipo semiárido, con inviernos suaves y veranos calurosos. Llega a tener más de 300 días de sol al año, con pocas precipitaciones concentradas éstas en pocos días, principalmente en otoño, cuando sufre la gota fría.

Las temperaturas oscilan entre los 16 °C/4 °C de enero y los 34 °C/20 °C de agosto, si bien se superan los 40 °C muchos veranos. El récord absoluto de temperatura registrada en España fueron los 47,8 °C registrados en Murcia el día 29 de julio de 1876. Murcia también ostenta el record absoluto de temperatura máxima registrada en España en el siglo XX con los 47,2 ºC registrados en el observatorio Murcia / Alfonso X el 4 de julio de 1994.