Vùng Wŏnsan rộng 269 kilômét vuông (104 dặm vuông Anh). Nó nằm ở tỉnh Kangwŏn, ở phần cực tây của biển Nhật Bản (Biển Đông Triều Tiên) và cuối phía đông của cổ bán đảo Triều Tiên. Núi Changdok (Changdok-san) và núi Nap'al (Nap'al-san) nằm ở phía tây thành phố. Hơn 20 hòn đảo nhỏ nằm bên khu vực ven ngay cửa biển của Wŏnsan, bao gồm đảo Hwangt'o và đảo Ryŏ. Wŏnsan được coi là một vị trí cảng tự nhiên tuyệt vời. Ngọn núi Kŭmgang-san nằm gần Wŏnsan.