เขตสวนหลวงตั้งอยู่ทางตอนกลางค่อนไปทางใต้ของฝั่งพระนคร มีอาณาเขตติดต่อกับเขตต่าง ๆ เรียงตามเข็มนาฬิกา ดังนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับเขตห้วยขวาง เขตบางกะปิ และเขตสะพานสูง มีคลองแสนแสบ คลองกะจะ คลองหัวหมาก ลำรางแบ่งเขตสวนหลวงกับเขตบางกะปิ และคลองบึงบ้านม้าเป็นเส้นแบ่งเขต
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับเขตประเวศ มีคลองบึงบ้านม้า ลำรางหลังหมู่บ้านเอื้อสุข คลองประเวศบุรีรมย์ และคลองหนองบอนเป็นเส้นแบ่งเขต
• ทิศใต้ ติดต่อกับเขตประเวศและเขตพระโขนง มีคลองตาสาด (คลองคู้) คลองเคล็ด ซอยวชิรธรรมสาธิต 57 แยก 36 (ยาจิตร์) ซอยวชิรธรรมสาธิต 57 (สามพี่น้อง) ซอยวชิรธรรมสาธิต 57 แยก 41 (พัฒนพล) คลองบ้านหลาย ลำราง คลองสวนอ้อย คลองขวางบน และคลองบางนางจีนเป็นเส้นแบ่งเขต
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับเขตวัฒนา มีคลองบางนางจีนและคลองตันเป็นเส้นแบ่งเขต