Przez Świętochłowice przepływa rzeka Rawa.
Rozciągłość w kierunku południkowym wynosi ok. 6 km, a w kierunku równoleżnikowym ok. 3,7 km. Długość granic wynosi 23,2 km. Powierzchnia wynosi 13,3 km² (65. lokata w kraju).
Świętochłowice należą do najgęściej zaludnionych miejscowości w Polsce i w Europie. 31 grudnia 2021 roku Świętochłowice zamieszkiwało 46 112 osób (88. lokata w kraju), na 1 km² przypadało więc 3467 osób.
To usytuowanie pokładów węgla zadecydowało o bardzo wczesnym i od razu intensywnym rozwoju górnictwa węglowego, które stało się podstawą uprzemysłowienia tego terenu.
Środowisko naturalne Obszar Świętochłowic stanowi fragment południowej części Wyżyny Śląskiej, znajdujący się w obrębie Wyżyny Katowickiej. Pod względem tektonicznym obszar ten zajmuje część karbońskiego siodła głównego, przebiegającego wzdłuż osi Zabrze-Mysłowice. W obrębie tego siodła występują kopuły stanowiące wypiętrzenia warstw karbońskich o dużej miąższości pokładów węgla kamiennego, dochodzące do powierzchni ziemi. Jedną z nich jest kopuła chorzowska, w skład której wchodzi także obszar Świętochłowic.