O Rio de Janeiro fica na margem oeste da Baía de Guanabara, que engloba as terras entre Copacabana e Itaipu, e algumas de suas ilhas, como Gobernador e Paquetá.
Está em terreno plano, cercado por montanhas e colinas. A cidade ocupa 1.182,3 km².
A Sierra del Mar está localizada no noroeste do Rio, na orla atlântica da planície, a cerca de 40 km da costa.
Os principais morros são: Parque Nacional da Tijuca (1.022 metros), Bico do Papagaio (975 metros), Andaraí (900 metros), Pedra da Gávea (842 metros), Corcovado (704 metros), Dois Irmãos (533 metros) e Açucar Pão (395 metros).
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