Die Stadt liegt in der Norddeutschen Tiefebene an der unteren Trave, einem schiffbaren Fluss, der etwa 17 Kilometer von der Altstadt entfernt im Stadtteil Travemünde in die Ostsee mündet. Die Altstadt liegt auf einem Hügel, der einen Werder zwischen den Wasserläufen der Trave und der Wakenitz bildet. Ferner durchzieht der Elbe-Lübeck-Kanal das Stadtgebiet von Krummesse bis zur Trave. Die umgebende Landschaft gehört zum Ostholsteiner Hügelland und ist geprägt von der Weichseleiszeit (Pleistozän). Die geografische Lage an der Trave, die kurz vor Travemünde den Baltischen Höhenrücken durchbricht, begünstigte die Entwicklung der Stadt als Ostseehafen und begründete ihren rasanten Aufstieg zum nordeuropäischen Machtzentrum des Mittelalters.