Huyện Củ Chi nằm về phía tây bắc Thành phố Hồ Chí Minh, cách trung tâm thành phố khoảng 33 km.[4] Sông Sài Gòn chảy qua phía đông huyện, tạo thành một đoạn ranh giới giữa Thành phố Hồ Chí Minh với tỉnh Bình Dương. Huyện có vị trí địa lý:
Huyện có diện tích 434,77 km², dân số năm 2019 là 462.047 người[2], mật độ dân số đạt 1.063 người/km².
Củ Chi nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Tây Nam Bộ và Đông Nam Bộ, với độ cao giảm dần theo 2 hướng tây bắc, đông nam và đông bắc, tây nam. Độ cao trung bình so với mặt nước biển từ 8 m – 10 m
Huyện Củ Chi có hệ thống sông, kênh, rạch khá đa dạng. Sông Sài Gòn chịu chế độ ảnh hưởng dao động bán nhật triều, với mực nước triều bình quân thấp nhất là 1,2 m và cao nhất là 2,0 m. Các hệ thống kênh rạch tự nhiên khác, đa số chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ thủy văn của sông Sài Gòn như Rạch Tra, Rạch Sơn, Bến Mương … Riêng chỉ có kênh Thầy Cai chịu ảnh hưởng chế độ thủy văn của sông Vàm Cỏ Đông. Nhìn chung hệ thống sông, kênh, rạch trực tiếp chi phối chế độ thủy văn của huyện và nét nổi bật của dòng chảy và sự xâm nhập của thủy triều