Phường Phú Diễn nằm ở trung tâm quận Bắc Từ Liêm, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp các phường Cổ Nhuế 2, Cổ Nhuế 1 và quận Cầu Giấy
• Phía tây giáp các phường Phúc Diễn và Minh Khai
• Phía nam giáp phường Phúc Diễn và quận Nam Từ Liêm
• Phía bắc giáp phường Cổ Nhuế 2.

Phường có diện tích 2,52 km², dân số năm 2013 là 27.062 người[1], mật độ dân số đạt 10.730 người/km².

Phường Phú Diễn có 4 khu dân cư: Phú Diễn, Đức Diễn, Kiều Mai, Đình Quán.