德州市位于東經115°45′-117°24′，北緯36°24′-38°0′之間，黃河下游北岸，山東省的西北部。德州北依北京、天津，南靠省會濟南，東連膠東半島沿海開放城市，西接山西能源基地，處在華北、華東兩大經濟區連結帶和環渤海經濟圈、黃河三角洲以及“京九”經濟開發帶之中。
德州市擁有“中國功能糖城”、“中國中央空調城”、“中國糧油食品城”、“中國汽車零部件產業城”、“中國優秀旅游城市”、“國家衛生城市”等城市名片，被命名為“生物產業國家高技術產業基地”、“國家火炬計劃新能源產業基地”和“國家可再生能源建筑應用示范城市”，德州是國家交通運輸主樞紐城市。
德州之“德”源于“德水”。德水為古黃河別名，秦始皇二十六年（公元前221年）更河名曰“德水”，以為水德之瑞。漢置安德縣，意在“以其德水安瀾耳”。隋開皇三年（公元583年）改“安德”為“德州”。
德州市位于山東省西北部，黃河下游北側，東經115°45′—117°36′、北緯36°24′25″—38°0′32″之間。北以漳衛新河為界，與河北省滄州市為鄰；西以衛運河為界，與河北省衡水市毗連；西南與聊城市接壤；南隔黃河與濟南市相望；東臨濱州市。距首都北京320公里。境內東西寬200公里，南北長175公里，總面積10356平方公里，占山東省總面積的7.55%。德州地處京滬、德石鐵路交匯點，京滬（福）高速公路、青（島）銀（川）高速公路、德（州）石（家莊）高速公路和京杭運河穿越轄區，104、308、205國道本區過境，-鐵路、德（州）煙（臺）鐵路以及德（州）商（丘）、德（州）濱（州）高速公路正在建設中，區位交通優勢突出。2006年德州被確定為全國交通運輸主樞紐城市。
德州市為黃河沖積平原，歷史上境內曾有兩次黃河大遷徙，上千次決口，造就了西南高、東北低的地形。由于泛道與流速所致，加之風力堆積之因素，形成了平原之中起伏不平，崗、坡、洼相間分布等特點。全市地貌多象，大體可分三類：一是高地類，由河流、河床沉積而成，占土地總面積的34.3%；二是坡地類，由黃泛漫流沉積而成，占總土地面積的52.1%；三是洼地類，占13.6%。
全市跨省大河主要有黃河、衛運河、漳衛新河；跨市的骨干排澇河道有：徒駭河、德惠新河和馬頰河。以上河流除黃河外，均系海河流域南系。除上述跨省、市大河外，市內有大于1000平方公里的較大支流兩條：一是新趙牛河，位于禹城南部，齊河西部，屬徒駭河流域；二是六五河，位于陳公堤兩側，屬漳衛新河流域。300—1000平方公里的支流有12條，其中徒駭河流域的有葦河、四新河、管氏河、老趙牛河和鄧金河，全部位于徒駭河之南；馬頰河流域的有篤馬河、宋家河、寧津河、躍進河；德惠新河流域的禹臨河、臨商河、躍進河。除以上主要支流外，還有流域面積100—300平方公里的支流53條，30—100平方公里的114條，基本形成了干支相通，流域相連，能排能調的河流水利系統。但因近年來黃河水源短缺，而境內河流均屬雨源型河流，其水量與上游地區及本市降水量分布極不均勻的氣候特點密切相關。雨季雨量劇增，水位上漲，出現洪峰，甚至漫延成災，但到枯水期，多數河道先后斷流、干枯。
德州市基本氣候特點是季風影響顯著，四季分明、冷熱干濕界限明顯，春季干旱多風回暖快，夏季炎熱多雨，秋季涼爽多晴天，冬季寒冷少雪多干燥，具有顯著的大陸性氣候特征。光照資源豐富。日照時數長，光照強度大，且多集中在作物生長發育的前中期，有利于作物光合作用的進行，全市年平均日照時數2592小時，日照率為60%，太陽總輻射量為124.8千卡/平方厘米，均處全國、全省的較高值區。在時間分配上，尤以5、6月份最高，月光照時數280小時，日均9小時，光輻射量可達15千卡/平方厘米。全市年平均氣溫12.9℃。極端最高氣溫43.4℃（1955年7月23日德城區），極端最低氣溫-27℃（1958年1月15日德城區）。全市平均無霜期長達208天，一般為3月29日到10月24日，各縣之間相差較大，武城縣最長為225天，東西相差近月余。全市年平均降水量為547.5毫米，東部多于西部，南部多于北部。降水量的時間分配以7月最多，全市平均降水量190毫米，1月最少只有3.5毫米。按季節分，春季占有12.8%，夏季高達67.7%，秋季占16.9%，冬季只占2.6%，且有明顯的“春季雨少多干旱，秋季雨少多晴天，夏季雨多常有澇，冬季少雪多干燥”的季節分配特點。