Thị trấn nằm ở rìa phía nam của sa mạc Sahara, phía bắc dòng chính của sông Niger khoảng 20 km (12 dặm). Nó được bao quanh bởi những cồn cát và ngay tại thị trấn này cũng bị phủ cát. Thị trấn cảng Kabara nằm về phía nam của Timbuktu khoảng 8 km (5,0 dặm) kết nối với một nhánh của sông Niger bằng một kênh đào dài 3 km (1,9 dặm). Kênh đào này trở lên khó di chuyển nhưng sau đó đã được nạo vét như là một phần của dự án tài trợ từ Libya.

Lũ lụt hàng năm tại sông Niger như là kết quả của những trận mưa lớn phía thượng nguồn sông Niger và Bani ở Guinea và phía bắc Bờ Biển Ngà. Lượng mưa ở những khu vực này đạt cực đại vào tháng 8 nhưng nước lũ cần có thời gian để đi qua hệ thống sông và qua Đồng bằng nội lục Niger. Tại Koulikoro nằm cách Bamako 60 km (37 dặm) về phía hạ lưu có đỉnh lũ vào tháng 9[3] nhưng tại Timbuktu lũ kéo dài hơn và đạt cực đỉnh vào tháng 12.[4]

Trong quá khứ, khu vực này bị lũ lụt tràn ngập ở nhiều nơi hơn và trong những năm có lượng mưa lớn, nước lũ sẽ tràn ra vùng ngoại ô phía tây của chính Timbuktu.[5] Một con lạch điều hướng ở phía tây của thị trấn được hiển thị trên bản đồ xuất bản bởi Heinrich Barth vào năm 1857[6] và Félix Dubois vào năm 1896.[7] Giữa năm 1917 và 1921, trong thời kỳ thuộc địa, nô lệ cũ nói tiếng Pháp đã đào một con kênh hẹp nối Timbuktu với Kabara.[8]