Копенгаген расположен на северо-востоке острова Зеландия, лежащего в западной части Балтийского моря. Стоит город на приморской равнине.
Преобладает умеренно-морской климат с мягкой зимой, прохладным летом и затяжными переходными сезонами. Средняя температура февраля 0° С, июля 16–17° С. Бóльшую часть года преобладают сильные ветры, преимущественно западных румбов. Зимой держится облачная погода, а весной – солнечная. Весна наступает поздно. Летом стоит ясная теплая погода. Среднее годовое количество осадков колеблется 800 мм.