Kota Kinabalu nằm ở bờ tây bang Sabah, trên một dải đất hẹp bằng phẳng ở giữa dãy núi Crocker phía đông và Biển Đông phía tây. Ngoài khơi thành phố có sáu hòn đảo, trong đó lớn nhất là đảo Gaya (Pulau Gaya) - nơi đầu tiên người Anh đến định cư ở vùng này. Trên đảo có khoảng 8.000 dân sinh sống.[50] Bên cạnh đó còn có các đảo nhỏ hơn như đảo Sapi, đảo Manukan, đảo Sulug, đảo Mamutik và đảo Sepanggar.[51] Đảo Sepanggar nằm về phía bắc Vườn quốc gia Tunku Abdul Rahman và đối diện với vịnh Sepanggar.

Đất bằng phẳng là tài nguyên hiếm ở trung tâm thành phố. Tại đây độ cao công trình xây dựng bị giới hạn nghiêm ngặt do sân bay chỉ cách trung tâm thành phố có 7 km, đồng thời thành phố nằm ngay dưới đường bay. 70% trung tâm thành phố hiện nay được xây dựng trên đất lấn biển trong thập niên 1920.[11] Hầu hết rừng đã biến mất trừ vài vùng rừng mưa nhiệt đới sót lại trên một số ngọn đồi trong thành phố (nơi quá dốc không xây nhà được). Một trong số này là đồi Signal tiếp giáp với quận kinh doanh trung tâm (CBD) về phía bờ biển. Phần còn lại của cánh rừng ngập mặn một thời rộng lớn trong vịnh Likas cũng gần như biến mất.[52] Năm 1996, chính quyền bang vào cuộc và tuyên bố đưa 24 mẫu Anh rừng ngập mặn vào diện bảo tồn. Hiện tại khu rừng này có tên gọi là Khu bảo tồn Chim Kota Kinabalu. Năm 1998, khu bảo tồn được tiếp thêm sự bảo vệ khi được phong làm Di sản Văn hoá Bang.[52]

Năm hòn đảo gồm Gaya, Sapi, Manukan, Sulug và Mamutik cùng các rạn san hô và hải vực lân cận đều nằm trong Vườn quốc gia Tunku Abdul Rahman. Tên của vườn nhằm vinh danh Tunku Abdul Rahman - vị thủ tướng đầu tiên của Malaysia.[53] Trung tâm thành phố Kota Kinabalu là nơi tập trung hầu hết hoạt động kinh doanh và cơ quan chính quyền, có thể kể ra đây như khu Karamunsing, khu cảng (Tanjung Lipat), đồi Signal, Kampung Air, Sinsuran, Segama, Asia City, phố Gaya (Phố cổ), Bandaran Berjaya, Api-Api, Sutera Harbour và Sembulan. Những vùng ngoại vi lân cận và ngoại ô nơi dân cư sinh sống là Kepayan Ridge, Tanjung Aru, Petagas, Kepayan, Lido, Lintas, Nosoob, Bukit Padang, Luyang, Damai, Likas và Kolombong. Thành phố đang tăng trưởng nhanh chóng và mở rộng đô thị về các thị trấn Inanam, Menggatal, Sepanggar, Telipok; thành phố cũng bành trướng về biên giới phía nam đến Penampang, Putatan và Lok Kawi.[54]

Nhìn chung Kota Kinabalu nằm cách biệt với phần còn lại của Malaysia. Thành phố cách thủ đô Kuala Lumpur trên bán đảo Mã Lai tới 1.624 km[55] và cách Kuching ở bang Sarawak lân cận đến 804 km.[56]

Khí hậu

Là một phần của bang Sabah, Kota Kinabalu mang đặc điểm khí hậu xích đạo điển hình với mức nhiệt ít biến động, mưa nhiều và độ ẩm không khí cao.[57] Hai tác nhận gió mùa chi phối khí hậu của vùng là gió mùa đông bắc và tây nam. Gió mùa đông bắc thổi từ khoảng tháng 11 đến tháng 3, trong khi gió mùa tây nam thổi từ tháng 5 đến tháng 9. Trong năm có hai thời kì chuyển giao gió mùa rơi vào khoảng các tháng 4, 5 và 9, 10.[57]

Kota Kinabalu có nhiệt độ trung bình trong giai đoạn 1995-2004 là 26 °C-28 °C.[58] Tháng 4 và 5 là các tháng nóng nhất, trong khi tháng 1 là tháng mát mẻ nhất.[57] Lượng mưa bình quân hàng năm vào khoảng 2.400 mm[58] và dao động rõ rệt trong năm. Mưa ít nhất vào các tháng 2, 3 và đạt đỉnh trong thời kì chuyển giao gió mùa là tháng 10.[59] Thời kì gió mùa đông bắc ghi nhận tốc độ gió từ 5,5 đến 7,9 m/s. Thời kì gió mùa tây nam, tốc độ gió thấp hơn hẳn, chỉ từ 0,3 đến 3,3 m/s.[60]