Tokio está dividido en dos áreas principales: la continental y la insular. El área continental está localizada en el margen noroeste de la bahía de Tokio y está enclavada en el centro-oeste de la isla de Hondo o Honshu, formando parte de la región de Kanto. Las coordenadas del centro de Tokio son 35°41' Norte, 139°46' Este. Limita con la prefectura de Chiba al este, Yamanashi al oeste, Kanagawa al sur y Saitama al norte.

El área insular de Tokio abarca dos cadenas de islas en el océano Pacífico, en dirección sur: las islas Izu, que recorren de manera paralela a la península de Izu, en la prefectura de Shizuoka, y las islas Ogasawara que se encuentran a más de mil kilómetros del área continental de Tokio. La más distante es Minami Torishima que está a 1850 kilómetros.

Tokio incluye lagos, ríos, presas, granjas y parques nacionales, además de las estructuras que han sido construidas por el hombre. Tokio es también parte del Área del Gran Tokio, que incluye las prefecturas de Kanagawa, Saitama y Chiba.