La posizione geografica di Wiesbaden è caratterizzata dal Taunus (parte meridionale dei Monti Ardesia renani) e dal bacino di Magonza (sezione settentrionale del Graben del Reno superiore). L'area della città si trova approssimativamente alle coordinate 50° 05' di latitudine nord e 08° 15' di longitudine est. I quartieri meridionali confinano con la riva destra del Reno e del Meno. Il centro della città si trova in una conca, chiaramente definita da singole colline del Taunus che si estendono fino all'area urbana. L'altitudine più elevata dell'area del Taunus di Wiesbaden è l'Hohe Wurzel (614 m s.l.m.), la Schlossplatz nel centro della città è a 115 m s.l.m. e il punto più basso è lo Schiersteiner Hafen a 83 m s.l.m..

L'intera area cittadina si estende per circa 204 ^km2 e ha una popolazione di circa 284.600 abitanti (al 31 dicembre 2015). L'estensione ovest-est è di circa 20 km, quella nord-sud di 18 km. Estese aree forestali a nord, vigneti a ovest e lungo il fiume Meno e terreni agricoli a est delimitano i quartieri esterni.

Grazie alla sua posizione riparata, Wiesbaden gode di un clima favorevole. La temperatura media annua è attualmente di circa 9,8 °C e le precipitazioni annue sono di 638 litri/m2. Cinque valli portano l'acqua del Taunus nella zona di Alt-Wiesbaden. Queste sono, da ovest a est: il Wellritzbach (Klarenthal o Klarenthaler Straße), il Kesselbach (Adamstal), lo Schwarzbach (Nerotal), il Dambach (Dambachtal) e il Rambach. 26 sorgenti termali affiorano tutte nella stretta zona di Kochbrunnen. Nel punto in cui la Wilhelmstrasse incontra la Friedrichstrasse, i suddetti corsi d'acqua si uniscono per formare il Salzbach sotterraneo (noto come Rambach fino al Kurpark), che raccoglie anche le acque di dilavamento delle sorgenti termali e minerali e defluisce a sud tra Biebrich e Amöneburg nel Reno.

Le aree industriali più importanti di Wiesbaden si trovano nei distretti meridionali di Biebrich, Schierstein e Amöneburg, nonché a Kastel e Kostheim. Grandi complessi industriali si sono sviluppati nell'area di Äppelallee, tra Schierstein e Biebrich, e nei distretti orientali di Erbenheim, Nordenstadt e Delkenheim.

La rete ferroviaria suburbana "Rhein-Main" collega la città a Francoforte sul Meno, mentre altri collegamenti ferroviari corrono lungo la riva destra del Reno fino a Coblenza e la ferrovia Ländchesbahn attraverso i sobborghi orientali fino a Niedernhausen con un collegamento al Limburgo. La città è azionista della RMV (Rhein-Main-Verkehrsverbund), fondata nel 1995. La stazione ferroviaria principale di Wiesbaden è collegata alla rete ICE ed è quindi una stazione a lunga percorrenza.

L'autostrada A 66 attraversa la parte meridionale della città in direzione di Francoforte, con uno svincolo per la A 543 verso Magonza e la A 671 verso Rüsselsheim, da dove prosegue per Darmstadt. L'autostrada A 3 fornisce a Wiesbaden un collegamento veloce con Colonia e un ulteriore collegamento con Francoforte. Anche le strade federali B 54, B 262, B 263, B 417 e B 455 attraversano l'area cittadina. Poiché le parti meridionali della città si trovano sui fiumi Reno e Meno, Wiesbaden è anche coinvolta nel trasporto nord-sud di persone e merci sul Reno e verso est nella regione del Meno. Di fronte alla città di Magonza, a sud del punto in cui il Meno confluisce nel Reno, si trova il Mainspitzdreieck. Qui si incontrano le autostrade A 671 e A 60.