遼源市位于吉林省中南部，地處東遼河、輝發河上游。地理坐標北緯42°17′40″—43°13′40″，東經124°51′22″—125°49′52″。南北直線距離104千米，東西直線距離82.8千米。東端于東豐縣的沙河沿上游中心線至東豐縣永合鄉的沙河沿、葉家崴子、后半拉山與梅河口市分界；西端于東遼縣的泉太鎮老營村的老營甸子沿東遼河西南與遼寧省西豐縣相鄰；南端于東豐縣和平鎮的馬家溝、泉眼溝、伍家溝、冷家堡與遼寧省清原縣接壤；北端于東豐縣的西大崗嶺、郎頭山脊、二道河口至伊通河上游中心線與伊通縣相連。全市面積5140.45平方千米，占全省總面積的2.8%。其中，市區龍山區面積253.57平方千米；西安區面積178.8平方千米；東遼縣面積2184.4平方千米；東豐縣面積2523.68平方千米。

　　遼源市地處吉林省東部長白山區向西部松遼平原的過渡地帶，以丘陵為主，間有少量低山，屬低山丘陵區。境內群山環繞，丘陵起伏，溝川河谷縱橫交錯，使地面切割破碎，形成山、丘、臺、谷交錯分布。海拔高度在230米至914米之間，最高處為東豐縣慶嶺南山（海拔914米），最低處在東遼縣雙城村一帶（海拔230米），相對高差為684米。長白山的分支哈達嶺余脈由東北經遼源市中部斜向西南延伸，形成一道較高的丘陵山脊，由此一線向西北、東南兩側逐漸傾斜，構成遼源市西南部最高 （海拔600米以上），東北部較高（海拔500米至600米），中部一線略低（海拔400米至500米），西北部最低（海拔350米至400米）的“雙馬鞍型”地勢。按形態，遼源市的地形基本上可以分為低山、丘陵臺地、河谷平原3個類型區。其中，丘陵臺地分布廣，主要位于西部和北部，占全市轄區60%至70%，海拔一般在300米至400米之間，相對高差小于50米。丘頂渾圓，坡度較緩，走向散亂，丘面切割破碎，其坡麓下多為梁狀臺地，沖溝密集，多呈“雞爪崗”的形態。低山多見于轄區的南部和東北部的少量地區，一般海拔在500米至900米，相對高度為300米至400米。山脈多為東北至西南走向，巖性較為復雜，多為花崗巖，亦有砂巖。山頂一般為漫圓型，坡度較陡，地形切割比較破碎。區內平原較少，多為河谷平原，主要分布于梅河和東遼河流域。受低山丘陵影響，平原時寬時窄沿河分布，呈分枝狀。海拔在250米至350米之間，相對高差小于50米。平原地勢平坦，土質肥沃，其母質多為近代沖積物和黃土堆積物。