Phoenix befindet sich auf 33°26'54" Nord, 112°4'26" West (33,448457°, -112,073844°) im Salt River Valley oder "Tal der Sonne" in Zentral-Arizona. Es liegt auf einer mittleren Höhe von 340 m (1.117 Fuß) in den nördlichen Ausläufern der Sonoran-Wüste.
Abgesehen von den Bergen in und um die Stadt herum ist die Topographie von Phoenix größtenteils flach. Dies ermöglicht es, dass die Hauptstraßen der Stadt in einem präzisen Raster mit breiten, offenen Fahrbahnen verlaufen.
Der Salt River fließt westwärts durch die Stadt Phoenix. Das Flussbett ist oft ausgetrocknet oder nur ein Rinnsal, was auf den hohen Bewässerungsverbrauch zurückzuführen ist. Nach seltenen Regenfällen oder wenn von flussaufwärts gelegenen Dämmen mehr Wasser abgelassen wird, ist der Fluss voll. Die Stadt Tempe hat zwei aufblasbare Dämme im Salzflussbett gebaut, um einen ganzjährig nutzbaren Erholungssee mit dem Namen Tempe Town Lake zu schaffen. Die Dämme werden entlüftet, damit der Fluss während der Freisetzung ungehindert fließen kann. Der Lake Pleasant Regional Park liegt im Nordwesten von Phoenix im Vorort Peoria, Arizona.
Wie im größten Teil von Arizona gilt auch in Phoenix nicht die Sommerzeit. 1973 argumentierte Gouverneur Jack Williams vor dem Kongress, dass der Energieverbrauch am Abend zunehmen würde. Kühlaggregate wurden morgens zur Standardzeit nicht so häufig eingesetzt. Er fuhr fort, dass der Energieverbrauch steigen würde, "weil am frühen Morgen mehr Licht eingeschaltet wäre". Er war auch besorgt darüber, dass Kinder im Dunkeln zur Schule gehen, was in der Tat der Fall war. Die Länder der Navajo Nation im Nordosten Arizonas beachten die Sommerzeit in Verbindung mit dem Rest ihrer Stammesgebiete in anderen Staaten.
Klima
Phoenix hat ein trockenes Klima, mit sehr heißen Sommern und gemäßigten Wintern. Die durchschnittliche sommerliche Hochtemperatur gehört zu den heißesten aller bewohnten Gebiete in den Vereinigten Staaten und nähert sich der von Städten wie Riad und Bagdad an. Die Temperatur erreicht oder übersteigt 38°C (100°F) an durchschnittlich 110 Tagen im Jahr, einschließlich der meisten Tage von Ende Mai bis Anfang September, und die Höchsttemperaturen erreichen 43°C (110°F) an durchschnittlich 18 Tagen im Jahr. Am 26. Juni 1990 erreichte die Temperatur ein Allzeithoch von 50 °C (122 °F).
Im Durchschnitt hat Phoenix nur 5 Tage im Jahr, an denen die Temperatur auf oder unter den Gefrierpunkt fällt. In den Außenbezirken von Phoenix gibt es häufig Frost, der Flughafen jedoch nicht. Der früheste nachweisbare Frost trat am 3. November 1946 auf, der letzte am 4. April 1945. Die niedrigste jemals aufgezeichnete Temperatur in Phoenix betrug am 7. Januar 1913 16 °F (-8,8 °C).
Stadtlandschaft
Seit 1986 ist die Stadt Phoenix in städtische Dörfer unterteilt, von denen viele auf historisch bedeutsamen Vierteln und Gemeinden basieren. Jedes Dorf hat einen Planungsausschuss. Dieser Ausschuss wird direkt vom Stadtrat ernannt. Gemäß dem von der Stadt herausgegebenen Handbuch für die Dorfplanung besteht der Zweck der Dorfplanungsausschüsse darin, mit der Planungskommission der Stadt zusammenzuarbeiten, um ein Gleichgewicht zwischen Wohnen und Beschäftigung in jedem Dorf zu gewährleisten. Die Ausschüsse konzentrieren sich auch auf die Entwicklung in bestimmten Dorfkernen und auf die Förderung des einzigartigen Charakters und der Identität der Dörfer.
Zur Zeit gibt es in der Stadt 15 städtische Dörfer: Ahwatukee Foothills, Alhambra, Camelback East, Central City, Deer Valley, Desert View, Encanto, Estrella, Laveen, Maryvale, North Gateway, North Mountain, Paradise Valley (nicht zu verwechseln mit der Stadt Paradise Valley), South Mountain und Rio Vista. Rio Vista wurde 2004 als New Village gegründet und ist derzeit sehr dünn besiedelt, wobei in naher Zukunft keine große Entwicklung zu erwarten ist.
Zu den häufig genannten Phoenix-Regionen und -Distrikten gehören Downtown, Midtown, West Phoenix, North Phoenix, South Phoenix, Biltmore Area, Arcadia, Sunnyslope, Ahwatukee.