Площадь территории города — 722 км². Город стоит на степной равнине. Рельеф территории города представляет собой низкие надпойменные террасы.Астана расположена на двух берегах реки Ищим. Город разделяют на две части — правый берег и левый берег. Гидрографическая сеть города представлена, помимо единственной реки Ишим, также и её незначительными правыми притоками, проходящими по землям города — Сарыбулак и Акбулак. В радиусе 25-30 км вокруг Астаны имеются многочисленные пресные и солёные озера.