Phường Cầu Diễn nằm ở trung tâm quận Nam Từ Liêm, cách trung tâm thành phố Hà Nội 6 km về phía tây, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp phường Mỹ Đình 2
• Phía tây giáp quận Bắc Từ Liêm và phường Xuân Phương
• Phía nam giáp phường Mỹ Đình 1
• Phía bắc giáp quận Bắc Từ Liêm (ranh giới là Quốc lộ 32).

Phường có diện tích 1,79 km², dân số năm 2013 là 28.172 người[2], mật độ dân số đạt 15.719 người/km².