ว็อลฟส์บวร์คตั้งอยู่ทางตอนกลางค่อนไปทางเหนือของประเทศเยอรมนี ณ พิกัด 52°25′N 10°47′E / 52.417°N 10.783°E / 52.417; 10.783 มีลักษณะทางภูมิศาสตร์เป็นที่ราบ ตั้งอยู่บริเวณรอยต่อทิศใต้ของหุบเขาแม่น้ำสมัยบรรพกาล ปัจจุบันมีคลองมิทเทิลลันด์คานาล (Mittellandkanal, คลองกลางแผ่นดิน) ซึ่งเป็นคลองขุดที่ยาวที่สุดในเยอรมนี (ยาว 325 กิโลเมตร[2]) ไหลผ่านใจกลางเมืองจากทิศตะวันออกไปทิศตะวันตก นอกจากนี้ยังมีแม่น้ำอัลเลอร์ (Aller) ตั้งอยู่ทางทิศเหนือของตัวเมือง ไหลจากทิศตะวันออกไปทางตะวันตกเฉียงเหนือ เขตปกครองที่มีอาณาเขตติดต่อกับเมืองว็อลฟส์บวร์คได้แก่ อำเภอ (Landkreis) กิฟฮอร์น และอำเภอเฮล์มชเทดท์ จุดที่สูงที่สุดของเมืองอยู่ในเขต Almke สูงกว่าระดับน้ำทะเลปานกลาง 140 เมตร ส่วนจุดที่ต่ำที่สุดคือพื้นที่ชุ่มน้ำ Ilkerbruch ทางทิศตะวันตกของเมือง สูงกว่าระดับน้ำทะเล 54 เมตร[3] เมืองว็อลฟส์บวร์คมีพื้นที่ราว 204 ตารางกิโลเมตร พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นเขตเกษตรกรรม (41.9%) รองลงมาคือพื้นที่ป่าไม้ (23.7%) อาคารและพื้นที่ใช้สอย (17.1%) และอื่น ๆ[4]

ข้อมูลด้านภูมิอากาศระบุว่า เมืองว็อลฟส์บวร์คมีปริมาณหยาดน้ำฟ้าเฉลี่ย 532 มิลลิเมตรต่อปี ซึ่งค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับทั้งประเทศ หยาดน้ำฟ้าส่วนใหญ่จะเกิดในเดือนมิถุนายน ส่วนเดือนที่อากาศแห้งที่สุดคือเดือนตุลาคม ซึ่งเดือนมิถุนายนจะมีปริมาณน้ำฝนมากกว่าเดือนตุลาคมราว 1.9 เท่า นอกจากนี้โดยทั่วไปแล้วปริมาณน้ำฝนของทั้งปีจะต่างกันเพียงเล็กน้อยและมีค่าเฉลี่ยใกล้เคียงกันทุกเดือน