Inowrocław położony jest nad Kanałem Noteckim. Pod względem historycznym miasto znajduje się na Kujawach i uznawane jest za stolicę Kujaw Zachodnich. Tradycyjnie nazywane jest miastem na soli.
Warunki naturalne mały|lewo|Antropogeniczne solnisko w Inowrocławiu, w dzielnicy Mątwy. Inowrocław położony jest na wysoczyźnie morenowej, na Równinie Inowrocławskiej oraz częściowo na Pojezierzu Żnińsko-Mogileńskim, stanowiących północno-wschodnią część Pojezierza Wielkopolskiego. Historyczne centrum góruje nad okolicą, osiągając maksymalną wysokość 109 m n.p.m. Wzniesienie powstało poprzez wypiętrzanie się wysadu solnego. Najniżej położona jest południowa dzielnica miasta Mątwy, znajdująca się w dolinie Noteci.
Inowrocław leży w strefie klimatu umiarkowanego ciepłego przejściowego, ze średnią roczną temperaturą 8,2 stopni Celsjusza. Średnie opady roczne (około 500 mm) należą do najniższych w Polsce. Cechą charakterystyczną miasta górującego nad okolicą są częste, słabe wiatry, zwłaszcza z kierunku południowo-zachodniego, i znaczna zmienność pogody. Okoliczne gleby to głównie bardzo żyzne czarne ziemie, niemniej brak lasów w bezpośrednim sąsiedztwie Inowrocławia przyczynia się do tzw. stepowienia tego obszaru.