Dhahran nằm sát phía tây của Khobar, và cách 15 km về phía nam của Dammam. Hai thành phố này đều là các thành phố cảng lâu năm của Ả Rập Xê Út bên vờ vịnh Ba Tư. Trên phạm vi xa hơn, Dhahran nằm về phía đông bắc của Abqaiq, đông nam của Qatif, và xa về phía bắc là cảng dầu lớn Ras Tanura. Vương quốc Bahrain cũng nằm gần thành phố về phía đông (khoảng 32 km), cách Khobar qua đường đắp cao Quốc vương Fahd.

Tồn tại một số điểm nhấn nổi tiếng trong thành phố Dhahran, như Tháp đồng hồ KFUPM hay Tháp Al-Midra của Saudi Aramco hay Trung tâm Quốc vương Abdulaziz về Văn hoá thế giới. Tuy nhiên, các toà nhà cao nhất tại Dhahran hiện là toà tháp đôi Al-Othman nằm tại phía đông bắc thành phố, ngay sát Khobar.

Phần hoang mạc xây dựng thành phố có địa hình nhiều đồi núi và nhiều đá, và hầu hết các giếng dầu có sản lượng cao vào thời đầu là được khoan trong khu vực, như giếng Dammam số 7, đây là giếng dầu đầu tiên khả thi về thương mại tại Ả Rập Xê Út trong thập niên 1930. Giếng này vẫn được khai thác trong 70 năm sau đó. Sau đó, hai khu đồi cằn cỗi lân cận được chọn để Aramco xây dựng trụ sở.

Vùng Dhahran-Dammam cùng với Jeddah là hai vùng được chọn làm địa điểm tiềm năng để xây dựng lò phản ứng hạt nhân đầu tiên tại Ả Rập Xê Út.

Khí hậu Dhahran có đặc điểm là mùa hè thuộc vào hàng ấm nhất và ẩm nhất trên thế giới còn mùa đông hầu như không có sương giá. Nhiệt độ có thể vượt trên 40 °C vào mùa hè, đi kèm với độ ẩm cao đến 85% do thành phố nằm gần vịnh Ba Tư. Nhiệt độ cao kỷ lục tại Dhahran là 51,1 °C.[1] Vào mùa đông, nhiệt độ hiếm khi xuống dưới -2 °C, nhiệt độ thấp kỷ lục là -5 °C vào tháng 1 năm 1964.[2] Mưa hầu như chỉ xuất hiện từ tháng 11 đến tháng 5. Các cơn gió Shamal thường thổi qua thành phố vào các tháng đầu mùa hè, đem theo các cơn bão bụi làm giảm tầm nhìn xuống chỉ còn vài mét. Các cơn gió này kéo dài đến sáu tháng.

Theo tường thuật thì vào ngày 8 tháng 7 năm 2003, điểm sương là 35 °C còn nhiệt độ là 42 °C, cho thấy một chỉ số nhiệt là 79 °C, một trong các chỉ số nhiệt cao kỷ lục.[3]