Bristol znajduje się w południowo-zachodniej Anglii w pasie południowo-angielskich nizin, w obniżeniu między wzgórzami Mendip a Cotswold. Miasto położone jest w dolinie rzeki Severn, w jej końcowym odcinku przy ujściu do Kanału Bristolskiego. Leży nad rzeką Avon, ulegającą pływom morskim.

Obszar ujścia rzeki Severn, jak również pobliskie wzgórza i cała kotlina, uformowane są z wapienia. Rzeki Avon i Frome, przebijając się przez wapienne skały, przyczyniły się do powstania charakterystycznego pagórkowatego krajobrazu miasta. Rzeka Avon, płynąca od wschodu, z Bath, uformowała tzw. wąwóz Avon, częściowo wygładzony przez wody lodowcowe po ostatnim zlodowaceniu. Wąwóz niegdyś służył ochronie portu bristolskiego oraz dostarczał miastu materiałów budowlanych. Obszary bezpośrednio otaczające wąwóz są obecnie chronione przez zakaz budownictwa i eksploatacji gospodarczej. Wąwóz stanowi granicę administracyjną miasta Bristol i hrabstwa Somerset.