Trung tâm thành phố Sankt-Peterburg có diện tích 605,8 kilômét vuông (233,9 sq mi). Nếu tính là chủ thể liên bang thì diện tích của thành phố là 1.439 kilômét vuông (556 sq mi), bao gồm trung tâm Sankt-Peterburg, 9 thị trấn (Kolpino, Krasnoye Selo, Kronstadt, Lomonosov,Pavlovsk, Petergof, Pushkin, Sestroretsk, Zelenogorsk) – và 21 đô thị khác.

Petersburg nằm trên vùng đất thấp taiga dọc theo bờ biển của vịnh Neva thuộc Vịnh Phần Lan, và các đảo của đồng bằng châu thổ. Đảo Vasilyevsky là đảo lớn nhất (bên cạnh các đảo nhân tạo giữa kênh đào Obvodny và Fontanka, và Kotlin trong vịnh Neva), Petrogradsky, Dekabristov và Krestovsky. Krestovsky cùng với Yelagin và đảo Kamenny hầu hết được chuyển thành các công viên. Karelian Isthmus, ở phía bắc thành phố, là khu nghỉ dưỡng đông đúc. Ở phía nam Sankt-Peterburg băng qua Baltic-Ladoga Klint và đến cao nguyên Izhora.

Cao độ của Sankt-Peterburg từ mực nước biển đến điểm cao nhất là 175,9 mét (577 ft) trên đồi Orekhovaya thuộc Cao nguyên Duderhof ở phía nam. Phần đất ở phía tây của Liteyny Prospekt không cao hơn 4 mét (13 ft) so với mực nước biển và thường xuyên bị ngập. Ngập lụt ở Sankt-Peterburg chủ yếu từ sóng dài của biển Baltic, do chịu sự ảnh hưởng của các điều kiện khí tượng, gió và độ nông của vịnh Neva. Bốn trận lụt lịch sử diễn ra vào năm 1824 (cao 421 xentimét hoặc 166 inch, trong đợt lụt này hơn 300 nhà bị phá hủy[9]), 1924 380 xentimét hoặc 150 inch, 1777 321 xentimét hoặc 126 inch, 1955 293 xentimét hoặc 115 inch, và 1975 281 xentimét hoặc 111 inch. Người ta xây đập Sankt-Peterburg để ngăn lụt.[10]

Từ thế kỷ 18 địa hình của thành phố được nâng lên do các yếu tố nhân tạo, ở những nơi có độ cao trên 4 mét (13 ft), làm sáp nhập một số đảo và thay đổi chế độ thủy văn của thành phố. Bên cạnh sông Neva và các phụ lưu của nó, các sông quan trọng khác gồm Sestra, Okhta và Izhora. Hồ lớn nhất là Sestroretsky Razliv nằm ở phía bắc, theo sau là Lakhtinsky Razliv, Suzdal và các hồ nhỏ khác.

Do nằm ở vĩ độ khoảng 60°Bắc, nên độ dài ban ngày ở Petersburg thay đổi theo mùa, từ 5:53 đến 18:50. Trong khoảng thời gian từ giữa tháng 5 đến giữa tháng 7, hoàng hôn có thể kéo dài cả đêm nên được gọi là "đêm trắng".

Khí hậu

Theo phân loại khí hậu của Köppen, Sankt-Peterburg được xếp vào nhóm khí hậu lục địa ẩm. Chịu sự ảnh hưởng vừa phải của các xoáy từ biển Baltic nên thành phố có khí hậu ấm, ẩm và mùa hè ngắn, mùa đông ẩm ướt, kéo dài.

Nhiệt độ trung bình lớn nhất vào tháng 7 là 23 °C (73 °F); nhiệt độ cực điểm là 37,1 °C (98,8 °F) xuất hiện vào mùa hè năm 2010. Nhiệt độ thấp nhất vào mùa đông là −35,9 °C (−32,6 °F) được ghi nhận vào năm 1883. Nhiệt độ trung bình năm là 5,8 °C (42,4 °F). Sông Neva chảy qua thành phố thường bị đóng băng vào tháng 11-12 và tan băng vào tháng 4. Từ tháng 12 đến tháng 3, trung bình có 118 ngày bị phủ tuyết, với bề dày trung bình đạt 19 cm (7,5 in) vào tháng 2.[11] Thời gian không đóng băng trong thành phố kéo dài trung bình 135 ngày. Trung tâm thành phố hơi ấm hơn vùng ngoại ô. Các điều kiện khí hậu khá thay đổi trong cả năm.[12][13]