Huyện Thanh Trì nằm ven phía Nam và Đông Nam thành phố Hà Nội, cách trung tâm thành phố 10km.

Phía Tây Bắc giáp quận Thanh Xuân

Phía Bắc giáp quận Hoàng Mai với ranh giới là sông Tô Lịch

Phía Tây giáp quận Hà Đông

Phía Đông giáp huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội và huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên với Sông Hồng là ranh giới tự nhiên

Phía Nam giáp các huyện Thanh Oai, Thường Tín.

Dân số năm 2019 là 274.347 người. 8% dân số theo đạo Thiên Chúa.