ที่ตั้งและอาณาเขต

อำเภอเมืองขอนแก่นมีอาณาเขตติดต่อกับเขตการปกครองข้างเคียงดังต่อไปนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับอำเภออุบลรัตน์และอำเภอน้ำพอง
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับอำเภอซำสูง อำเภอเชียงยืน และอำเภอโกสุมพิสัย (จังหวัดมหาสารคาม)
• ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอโกสุมพิสัย (จังหวัดมหาสารคาม) อำเภอบ้านแฮด และอำเภอพระยืน
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับอำเภอบ้านฝาง

ภูมิประเทศและภูมิอากาศ

อำเภอเมืองขอนแก่นตั้งอยู่ในภูมิประเทศที่เป็นที่ราบสูงตอนกลางของภาคตะวันออกเฉียงเหนือ มีพื้นที่ประมาณ 963.390 ตารางกิโลเมตร คิดเป็นร้อยละ 12 ของพื้นที่จังหวัดขอนแก่น ลักษณะดินในอำเภอเมืองขอนแก่นเป็นดินทรายไม่อุ้มน้ำ ส่วนแหล่งน้ำสำคัญในตัวอำเภอได้แก่ แม่น้ำชี และลำน้ำพอง

อำเภอเมืองขอนแก่นมีอุณหภูมิสูงสุดโดยเฉลี่ย 36.3 องศาเซลเซียส แบ่งเป็น 3 ฤดู ดังนี้

1. ฤดูร้อน เริ่มตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ถึงพฤษภาคม อากาศร้อนจัดในช่วงเมษายนของทุกปี
2. ฤดูฝน มีฝนตกชุกในเดือนสิงหาคม
3. ฤดูหนาว เริ่มตั้งแต่เดือนตุลาคม และมีสภาพหนาวจัดในช่วงธันวาคม