เมืองเบราน์ชไวค์ตั้งอยู่ตอนกลางค่อนไปทางเหนือของประเทศเยอรมนี ตั้งอยู่บนที่ราบเยอรมันเหนือ (Norddeutsches Tiefland) มีแม่น้ำโอเกอร์ (Oker) ยาว 128 กิโลเมตร[5] ไหลจากทิศใต้ขึ้นสู่ทิศเหนือผ่านเขตเมืองเก่า แม่น้ำสายนี้มีลักษณะพิเศษคือเมื่อเริ่มไหลเข้าเขตเมืองเก่าทางทิศใต้จะมีฝายกั้นน้ำแยกแม่น้ำออกเป็นสองส่วน และบรรจบกันอีกครั้งทางตอนเหนือ ทำให้เขตเมืองเก่าของเบราน์ชไวค์มีสภาพคล้ายเกาะกลางน้ำขนาดใหญ่ ซึ่งในยุคกลางทำหน้าที่เป็นป้อมปราการธรรมชาติของเมือง แม่น้ำโอเกอร์บรรจบกับคลองมิทเทิลลันด์คานาล (Mittellandkanal) ทางทิศเหนือของเมือง แหล่งน้ำแห่งอื่นได้แก่ คลองวาเบ (Wabe, ยาว 26.5 กิโลเมตร) และคลองมิทเทิลรีเดอ (Mittelriede, ยาว 6 กิโลเมตร) ซึ่งคลองทั้งสองสายนี้ตั้งอยู่ห่างกันเพียง 100 เมตร ไหลขนานกันจากทิศใต้ขึ้นเหนือ ผ่านตัวเมืองด้านทิศตะวันออก คลองทั้งสองสายไหลบรรจบกับคลองชุนเทอร์ (Schunter) ด้านทิศตะวันออกเฉียงเหนือของเมือง

เมืองเบราน์ชไวค์มีพื้นที่ทั้งสิ้น 192.13 ตารางกิโลเมตร อาณาเขตของพื้นที่เมืองยาว 98 กิโลเมตร ส่วนที่กว้างที่สุดระหว่างทิศเหนือ-ใต้ยาว 19.1 กิโลเมตร ระหว่างทิศตะวันออก-ตะวันตกยาว 15.7 กิโลเมตร พื้นที่ใจกลางเมืองมีความสูงจากระดับน้ำทะเลเฉลี่ย 70 เมตร จุดที่สูงที่สุดของเมืองคือเนินเขาไกเทิลเดอร์แบร์ก (Geitelder Berg) ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ของเมือง มีความสูง 111 เมตรจากระดับน้ำทะเล ส่วนจุดที่ต่ำที่สุดเป็นแนวโค้งของแม่น้ำโอเกอร์ทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของเมือง มีความสูง 62 เมตรจากระดับน้ำทะเล[6]

เบราน์ชไวค์มีภูมิอากาศก้ำกึ่งระหว่างอากาศแบบชายทะเลทางทิศตะวันตกและอากาศแบบแผ่นดินใหญ่ทางทิศตะวันออก อุณหภูมิปานกลางเฉลี่ยทั้งปีเท่ากับ 8.8 °C ปริมาณหยาดน้ำฟ้าอยู่ระหว่าง 600 ถึง 650 มิลลิเมตรต่อปี อุณหภูมิเฉลี่ยในเดือนมิถุนายนซึ่งเป็นฤดูร้อนอยู่ที่ 17.5 °C ส่วนในเดือนมกราคมซึ่งเป็นฤดูหนาวมีอุณหภูมิเฉลี่ย 0.2 °C