Canguçu está incrustado na Serra dos Tapes a qual forma junto com a Serra do Herval a região fisiográfica gaúcha Serras do Sudeste, serras divididas pelo rio Camaquã, que limita ao norte o município e que se constituem dos solos mais antigos do estado, como parte do Escudo Rio-Grandense, de formação no Período Arqueano.
Localiza-se a uma latitude 31º23'42" sul e a uma longitude 52º40'32" oeste, estando a uma altitude de 386 metros. Possui uma área de 3.520,6 km². É em Canguçu que nascem os arroios do Quilombo e das Caneleiras, que no município vizinho, Pelotas, juntam-se e recebem o nome de arroio Pelotas.
Municípios limítrofes: Encruzilhada do Sul, Amaral Ferrador, Cristal, Cerrito, Morro Redondo, Pelotas, São Lourenço do Sul e Piratini.