天津市は華北平原の北東部に位置し、北は首都の北京と隣接し、東部、西部、南部は河北省の唐山、承徳、廊坊、滄州地区とそれぞれ境を接している。華北・東北・西北各地区を結ぶ中継点として重要な役割を果たしている。

北部に山地・丘陵地がわずかにあるのみで、総面積の94％が平野である。華北最大と言われている「海河」の下流域にあたり、上流では300本以上の支流が中流で北運河、子牙河、南運河などの川に流れ込み、さらにこれらの川は天津市区北部の金剛橋付近で合流し海河となって渤海湾へ注がれる。このほか潮白新河、永定新河、中亭河、独流減河など豊富な水系に恵まれている。地質は肥沃な土壌に恵まれ、農業生産に適している。

天津という地名は早くも中国の明朝の永楽初年に現れ、天子がお渡りになった渡し場という意味である。明の永楽2年（西暦1404年）、軍事要衝として、天津では軍隊を駐屯させて警備を固めるための城壁の築造を始め、「天津衛」と呼ばれるようになった