善通寺市は、香川県の西北部に位置し、南を琴平町、まんのう町、北を丸亀市、多度津町、西を三豊市に隣接する中讃地域の中核都市です。
地形は平坦ですが、南に大麻山、西に五岳の山々を控え、東と北には平地が開けて讃岐平野に続いており、平地部を金倉川、弘田川が南北に貫流しています。
市街地は、市のほぼ中央部を総本山善通寺からの拡がりをもって形成されており、中心部には陸上自衛隊善通寺駐屯地、独立行政法人国立病院機構四国こどもとおとなの医療センター、独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構四国研究センター、大学などの公共機関等が多く立地し、、独特な市街地を構成しています。
市内には、国道11号が東西に、国道319号が南北に走って、市の北部で交差しており、国道319号と平行してJR土讃線が走っています。 また、市の北部には、四国横断自動車道が国道11号と平行するように東西に走っており、同自動車道の善通寺インターチェンジは、本市はもとより中讃エリアの陸上交通の拠点機能の一翼を担っています。