Луцьк знаходиться на північному заході України та на південному сході Волинської області.
Місто має вигідне географічне розташування: відстань до державного кордону з Польщею та Білорусією не перевищує відповідно 85 і 150 км. Відстань до столиці України – м. Києва – 398 км.
Гідрографічна мережа міської агломерації належить до басейну ріки Стир (притока Прип'яті, басейн Дніпра). Сучасний Луцьк розміщується на першій надзаплавній терасі (правій і лівій) і на місцевості, яка прилягає до долини. Основна частина міста, в тому числі центр, знаходяться на правому березі ріки Стир. На території міста є три малі річки: Сапалаївка (довжинa — 12,4 км) – права притока Стиру; Омеляник (12,6 км) та Жидувка (4 км) — ліві притоки Стиру. Висота над рівнем моря – 181 м.
Клімат - помірно-континентальний, з м'якою зимою і теплим літом. Середньорічна температура повітря становить 7,4 °С, найнижча вона у січні (-4,9 °С), найвища — в липні (18,0 °С). Відносна вологість повітря в середньому за рік становить 78%.