A geografia de Porto Alegre é, como na maioria das grandes cidades, heterogênea. A maior parte da cidade de Porto Alegre é cercada por prédios. A área do município de Porto Alegre é de 470,25 km² (Censo IBGE/2000). Destes, 44,45 km² estão distribuídos nas 16 ilhas do Delta do Jacuí sob jurisdição do município. Atualmente a cidade conta com 94 bairros.http://g1.globo.com/rs/rio-grande-do-sul/noticia/2015/12/aprovado-projeto-da-prefeitura-que-cria-15-novos-bairros-em-porto-alegre.html Possui um relevo montanhoso na região mais ao sul, apresentando morros, sendo o mais alto deles o Morro Santana, com 311 metros de elevação acima do nível do mar. A cidade ainda possui 70 km de margens banhadas pelo Lago Guaíba.

thumb|right|Prédios de Porto Alegre miniaturadaimagem|Mapa dos Bairros de Porto Alegre

Bairros

O primeiro bairro criado em Porto Alegre foi o Medianeira, através da Lei Municipal nº 1762, de 23 de julho de 1957. Somente a partir deste ano as demais áreas da cidade passaram a ter denominações próprias pois, até então, a divisão era feita por "distritos". A primeira referência encontrada, neste sentido, data de 1º de dezembro de 1892 quando, pelo Ato n° 07, assinado pelo Intendente João Luiz de Faria, o município foi dividido em oito distritos, e estes subdivididos em "comissariados".

Pela Lei Municipal n° 36, de 31 de agosto de 1925, foi autorizado o desmembramento do 8° e do 9° distritos. Em 1927, através do Decreto 115, houve uma retificação nos limites do Município e a divisão do território passou a ser feita por zonas (urbana, suburbana e rural) e distritos, além de ser criada uma subdivisão por seções.

Os distritos de porto alegre criados eram nove, subdivididos em até quatro seções cada um. Em 1940, através do Decreto-lei n° 25, foram delimitadas, as três zonas e os distritos. No texto do decreto são mencionados apenas três distritos (Distrito da Cidade, Distrito de Belém Novo e Distrito da Pintada). Este tipo de divisão foi mantido até quase o final da década de 1950, quando começaram a ser criados os bairros.

A primeira lei surgiu em 1957 e, posteriormente, em 1959, através da Lei 2022, além da delimitação do Centro, foram criados outros 58 bairros.

A cidade ainda conta com uma divisão não-oficial administrativa, utilizada pela Empresa Pública de Trasporte e Circulação, para a organização das linhas de ônibus da cídade. A zona norte, onde opera o consórcio Conorte de transporte, a zona sul, onde opera o consórcio STS, e a zona leste, onde opera o consórcio Unibus.

Ainda existem algumas áreas do território sem denominação oficial (zona indefinida) e que são conhecidas por "apelidos", como é caso do Morro Santana, Passo das Pedras e Aberta dos Morros.

Atualmente a cidade conta com 94 bairros oficiais. Os cinco mais populosos e suas respectivas áreas, segundo dados do censo do IBGE de 2010http://www2.portoalegre.rs.gov.br/spm/default.php?p_secao=128, recalculados pelo ObservaPoa, são:

Sarandi: 59 711 moradores Lomba do Pinheiro: 58 106 moradores Restinga: 53 508 moradores Partenon: 48 160 moradores Santa Tereza: 39 577 moradores

Clima O clima é subtropical úmido ou temperado, com verões quentes e invernos frescos (frios para os padrões brasileiros) e chuvosos (tipo Cfa, segundo Köppen). A neve é muito rara, tendo sido observada em 1879, 1910, 1984, 1994, 2000 e em 2006Notícias do portal Terra - 4 de setembro de 2006, 14h03. As geadas ocorrem algumas vezes durante o ano.

Porto Alegre é considerada uma das cidades mais vulneráveis ao impacto das mudanças climáticas antropogênicas. De acordo com projeções feitas em um estudo da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), a tendência é de que a temperatura de Porto Alegre possa aumentar para até 45,72 ⁰C para o período entre 2091 e 2100, levando a ondas de calor frequentes e intensificação de ondas de calor e enchentes. Nos últimos anos, foram registrados vários episódios de precipitação acumulada maior que 50 milímetros em menos de uma hora em pontos isolados da capital, e em 2005 e 2007 foram registrados acúmulos de cerca de 100 milímetros em uma hora, também em pontos isolados.De Aguiar, Alexandre Amaral & Hackbart, Eugenio. "Primeira metade do teve anos muito secos". MetSul Meteorologia. Acesso 18 set 2010

O furacão Catarina, um fenômeno atípico nesta parte do mundo, que em 2004 atingiu com mais força o estado de Santa Catarina,"The Nameless Hurricane". Nasa Science. 18 set 2004 provocou estragos em alguns bairros da cidade, com episódios curtos e localizados de vento intenso, possivelmente pela formação localizada de tornados derivados da massa ciclônica principal."Furacão provocou estragos em Porto Alegre". MetSul Meteorologia. 18 set 2010 Entretanto, ocorre às vezes a formação de tornados independentes. O episódio mais recente aconteceu na onda de tornados de 11 de outubro de 2000, que varreu o centro-norte do estado com cerca de dez ocorrências acompanhadas de chuvas fortes e intenso granizo, quando se registrou um tornado com ventos de mais de 200 km/h no bairro de Belém Novo, no mesmo dia em que outro fustigou Águas Claras, interior de Viamão, na Região Metropolitana.De Aguiar, Alexandre Amaral. "Tornado no Aeroclube de Belém Novo". MetSul Meteorologia. 18 set 2010De Aguiar, Alexandre Amaral. 11 de outubro de 2000: A Noite dos Tornados . MetSul Meteorologia, 11/10/2006 Em 2008 foi vista uma pequena nuvem em funil sobre o Aeroporto Salgado Filho, mas não chegou a tocar o solo e logo se dissipou."Nuvem funil em Porto Alegre". MetSul Meteorologia. 24/12/2008

Segundo dados da estação meteorológica do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) de Porto Alegre, desde 1931 a menor temperatura registrada na cidade foi de em 26 de junho de 1945, porém o recorde absoluto ocorreu antes desse período, no dia 11 de julho de 1918, com mínima de . Por outro lado, o dia 1° de janeiro de 1943 é o mais quente da história da cidade, quando a temperatura máxima alcançou . Máximas de ou mais também ocorreram em 6 de fevereiro de 2014 (), 14 de fevereiro de 1958 () e, mais recentemente, em 31 de dezembro de 2019 () e 16 de janeiro de 2022 ().

O maior acumulado de precipitação em 24 horas foi em 3 de maio de 2008. Outros acumulados iguais ou superiores a foram: em 16 de junho de 2023, em 4 de abril de 1956, em 15 de junho de 1982, em 23 de junho de 1944, em 9 de junho de 1974, em 1 de fevereiro de 1953, em 28 de junho de 1982, em 8 de julho de 2020, em 14 de fevereiro de 1981, em 5 de junho de 1970, em 11 de novembro de 2013, em 23 de novembro de 1951 e em 2 de outubro de 1936.

Meio ambiente Porto Alegre é uma das capitais mais arborizadas do Brasil Site Terra - Notícias e meio ambiente (21 de setembro de 2007). Cada habitante da cidade tem direito a, aproximadamente, 17m² de área verde. Em 1976 foi criada em Porto Alegre a primeira secretaria do meio ambiente do Brasil.

Existem programas de arborização e preservação das matas nativas. Muitas das avenidas são arborizadas com tipos específicos de árvores, como por exemplo as paineiras da avenida Icaraí e os guapuruvus na avenida Teresópolis. As floradas adicionam beleza cênica à cidade. Também são freqüentes os ipês, as timbaúvas, os jacarandás e os plátanos.

As encostas dos morros são preservadas, mas enfrentam problemas com loteamentos clandestinos e invasões. A cidade conta com duas áreas de conservação ambiental: o Parque Estadual do Delta do Jacuí e a Reserva Biológica do Lami José Lutzenberger.

Problemas ambientais As grandes áreas verdes de Porto Alegre ajudam a amenizar seus problemas ambientais, mas a cidade apresenta problemas com lixo e poluição, entre outros. De acordo com uma pesquisa feita pelo jornal Folha de S.Paulo, o nível de poluição na cidade é o dobro acima do recomendado pela Organização Mundial de Saúde, sendo a segunda capital mais poluída do Brasil, atrás apenas de São Paulo.

Os alagamentos da avenida Goethe e regiões próximas se intensificaram com o aumento do asfaltamento da cidade, diminuindo a infiltração da água e aumentando o seu escoamento superficial. Para reverter esse problema de drenagem urbana, foi construído o Conduto Álvaro Chaves. Iniciado em maio de 2005, a obra teve seu término em 2008, diminuindo grandemente os alagamentos.

Está em discussão a instalação de uma mineradora de carvão nas margens do Rio Jacuí, nos municípios de Charqueadas e El Dorado do Sul, que ameaça o meio ambiente local com contaminação do ar, do solo e do Lago Guaíba, de onde vem a água para abastecer todo o município de Porto Alegre e alguns municípios vizinhos.

Parques e outras áreas públicas

Os parques mais freqüentados pelos porto-alegrenses são o Parque Moinhos de Vento (ou Parcão), o Parque Farroupilha (ou Redenção) e o Parque Marinha do Brasil. Destaca-se também a Praia de Ipanema, localizada na zona sul da cidade.

Outras áreas públicas mais freqüentadas são: Estância da Harmonia Largo Glênio Peres Morro do Osso Morro Santa Teresa Praça da Alfândega Praça da Matriz Parque Chico Mendes Parque Mascarenhas de Moraes Parque Maurício Sirotski Sobrinho Praça da Encol Jardim Botânico de Porto Alegre

Cidades vizinhas A região metropolitana de Porto Alegre conta com mais de 30 cidades. Entre elas as principais são: Canoas, Novo Hamburgo, São Leopoldo, Gravataí, Alvorada, Cachoeirinha e Viamão. Elas estão ligadas a Porto Alegre através da rodovia BR-116, do Trensurb, da BR-290 (a freeway), da avenida Assis Brasil e da avenida Castelo Branco, formando uma grande conurbação.