费城中心坐标为北纬39°57'，西经75°10'，北纬40度线穿过城市的北半部。城市面积为369.3㎞²，陆地面积349.9㎞²，水域面积19.4㎞²，水域率5.29%。最低海拔约3米（约合10英尺），最高海拔约136米（约合445英尺）。 费城属费城县，在其北面为蒙哥马利县，东北面为巴克斯县，东面为伯灵顿郡，东南面为康登县，南面为格洛斯特县，西面为特拉华县。 费城位于副热带湿润气候的北外围，四季分明。冬季冷，1月平均温0.2℃，然而温度有时降到 −10℃。平均降雪为49cm，但降雪非常变量。夏季闷热，7月平均气温25.3℃，高温有时达35℃，常见雷雨。全年降水量约1070mm，也分布得比较匀。

极端高温为41℃，出现在1918年8月7日；极端低温为-24℃，出现在1934年2月9日。每年有26天达到32℃。