Το Άμστερνταμ βρίσκεται στο Β.ΒΔ. τμήμα της κεντρικής Ολλανδίας, ακριβώς στο δυτικό μυχό της Θάλασσας Έι (IJ-Meer), που αποτελεί τμήμα της ευρύτερης κλειστής Θάλασσας Μάρκερ (Markermeer). Η πόλη βρίσκεται πάνω στη συμβολή των ποταμών Άμστελ και Έι. Η πόλη συνδέεται μέσω του Καναλιού της Βόρειας Θάλασσας (het Noordzeekanaal) με την Βόρεια Θάλασσα στην πόλη Έιμάουντεν (IJmuiden).

Η κυρίως πόλη στέκεται πάνω σε 90 «νησιά» (σημ. κατ’ουσίαν νησίδες δημιουργημένες τεχνητά από τα χράχτεν) και μετράει 1539 γέφυρες από τις οποίες οι 252 στο κέντρο της! Το υψόμετρο του Άμστερνταμ είναι μόλις 2 μέτρα. Η πόλη είναι κτισμένη σε μία απόλυτα επίπεδη περιοχή, μερικά τμήματα της οποίας έχουν δημιουργηθεί εξ ολοκλήρου μέσω δημιουργίας

πόλντερς, όπως το Χάαρλεμερμίιρ (de Haarlemmermeer) και το Μπέιμστερ (de Beemster).