Xã Mai Lâm nằm ở rìa phía Đông Nam huyện Đông Anh, trên bờ Bắc sông Đuống. Phía Bắc Mai Lâm là xã Dục Tú, phía Tây Bắc là xã Cổ Loa, phía Tây Nam là xã Đông Hội, đều là các xã cùng huyện. Mặt phía Nam của Mai Lâm tiếp giáp với phường Thượng Thanh của quận Long Biên (ranh giới là sông Đuống). Phía Đông là thị trấn Yên Viên và xã Yên Thường của huyện Gia Lâm. Sông Ngũ Huyện Khê chảy ngang qua Mai Lâm, từ hướng xã Đông Hội sang xã Dục Tú. Quốc lộ 3 chạy qua xã từ hướng thị trấn Yên Viên sang Cổ Loa.[1]

Mai Lâm gồm 7 thôn: Du Ngoại, Du Nội, Lê Xá, Phúc Thọ, Thái Bình, Lộc Hà, Mai Hiên.[1]