Der Bezirk Hamburg-Mitte teilt das Gebiet Hamburgs horizontal von der östlichen bis zur westlichen Landesgrenze. Zum Bezirk gehört die Hamburger City mit den Stadtteilen Hamburg-Altstadt, Hamburg-Neustadt, St. Georg sowie der neue Stadteil Hafencity. Auch das Hafenviertel St. Pauli, die Elbinsel Wilhelmsburg, Finkenwerder sowie einige Stadteile im Hamburger Hafen sind Bestandteil des Bezirks. Weiterhin gehören zahlreiche Stadtteile östlich der Alster dazu.

 Eine Besonderheit stellt der 120 Kilometer entfernte, aus drei vor Cuxhaven gelegenen Nordseeinseln bestehende, Stadtteil Neuwerk dar. Die Insel, die vom Nationalpark Hamburgisches Wattenmeer umgeben ist, hat etwa 3 km² Fläche, ihre höchste Erhebung beträgt sieben Meter.