เทศบาลเมืองลพบุรีตั้งอยู่ในอำเภอเมืองลพบุรี จังหวัดลพบุรี ทางฝั่งซ้ายของแม่น้ำลพบุรี มีพื้นที่ในความรับผิดชอบประกอบด้วยพื้นที่ตำบลท่าหินและบางส่วนของตำบลทะเลชุบศร มีพื้นที่ 6.85 ตารางกิโลเมตร หรือ 4,281 ไร่[2] มีอาณาเขตติดต่อกับองค์กรปกครองส่วนท้องถิ่นข้างเคียงดังต่อไปนี้

• ทิศเหนือ ติดต่อกับองค์การบริหารส่วนตำบลทะเลชุบศร อำเภอเมืองลพบุรี
• ทิศใต้ ติดต่อกับเทศบาลตำบลป่าตาล และองค์การบริหารส่วนตำบลโพธิ์เก้าต้น อำเภอเมืองลพบุรี
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับเทศบาลเมืองเขาสามยอด และเทศบาลตำบลป่าตาล อำเภอเมืองลพบุรี
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับองค์การบริหารส่วนตำบลพรหมมาสตร์ อำเภอเมืองลพบุรี