Situado no sudeste de Beijing e no extermo norte do Grande Canal Jing-Hang, o distrito de Tongzhou possui 36,5 quilómetros em direção do leste ao oeste, 48 quilómetros em direção do norte ao sul, cobrindo uma área de 906 quilómetros quadrados.

Faz fronteira com os distritos de Chaoyang e Daxing a oeste; com o distrito de Shunyi a norte; a leste com a cidade de Sanhe, o distrito autônomo da etnia Hui de Dachang e o condado de Xianghe na província de Hebei, dividido pelo rio Chaobai; a sul, com o distrito de Wuqing na cidade de Tianjin e com a cidade de Langfang na província de Hebei.

Perto do distrito central de negócios de Beijing (CBD), a 13 quilómetros do Centro de Comércio Internacional a oeste, a 16 quilómetros do Aeroporto Internacional da Capital de Beijing a norte e a 100 quilómetros do porto Tanggu a leste, o distrito de Tongzhou é conhecido como "Beijing o mais importante, seguida de Tianjin e Tongzhou".

Localizada na planície aluvial do rio Yongding e do rio Chaobai, toda a área é plana com uma altitude média de 20 metros.13 rios passam por aqui com um comprimento total de 245,3 quilómetros. Os principais rios são o Grande Canal do Norte, o rio Chaobai, o rio Liangshui e o rio Fenggang Jian. O distrito conta com um clima de monção continental temperada quente semiúmida .