Tårnby ligger midt på Amager, 6 km sydøst for Københavns centrum. Tårnby er sammenvokset med byen Kastrup. Begge beskrives derfor i Trap Danmark som bydele i byen Tårnby, hvortil indbyggerne af Danmarks Statistik er opgjort til det samlede antal 42.607.
Bydelen afgrænses mod nord af Sundbyvester i Københavns Kommune, mod øst og syd af Kastrup, Københavns Lufthavn og Dragør Kommune og mod vest af det inddæmmede naturområde Kalvebod Fælled. Tårnby ligger dels på moræneler, dels på hævet havbund, men terrænet er som overalt på øen ganske lavt og fladt.
Øresundsmotorvejen og Øresundsbanen, der følges ad, gennemskærer Tårnby fra vest til øst og krydses af Englandsvej og Amager Landevej. I den sydlige del, især op mod lufthavnen, findes en række erhvervskvarterer. Et stort parcelhuskvarter med ret små grunde omgiver Kongelundsvej i vest, mens boligformerne mod øst og nord er mere blandede og består af parcelhuse, rækkehuse og stokbebyggelser.
