位于东京23区西北部。东西约10公里,南北约4~7公里,面积48.16平方公里,在23区中排名第五,占区部总面积约7.7%。
区内全域属武藏野台地。主要河川有 石神井川 ( 日语 : 石神井川 ) 与 白子川 ( 日语 : 白子川 ) 。
23区最高点是练马区关町南四丁目( 武藏关公园 ( 日语 : 武蔵関公園 ) 南方)的海拔58米。
西北方埼玉县新座市内有处飞地(西大泉町1179番地),原先计划编入埼玉县,但遭居民反对。
年间平均气温约15℃左右。
夏季常测得都内最高温,因此是新闻取材地之一。其原因是练马区较位居内陆,都心地区热岛效应造成的高温空气被南风吹向练马区、埼玉县、群马县等地所造成。
年雨量约1,000mm至约2,000mm之间。
近年因夏季常发生超大豪雨造成积水,已开始进行雨水贮留设施工程。