Huvuddelen av Tyresö kommun ligger på halvön Södertörn och några öar i Östersjön, av vilka Ägnö och Härsö är de största. Ett flertal insjöar finns i Tyresö, varav några tillhör Tyresåns sjösystem. I söder vidtar Storskogen med inslag av urskog som ingår i Tyresta nationalpark samt det omkransande Tyresta naturreservat. Terrängen är typisk för området, sprickdalslandskap med låga kullar och dalar, förutom en brant topografi med berg och virvlande forsar vid Uddbyfallet och Follbrinkströmmen, en hisnande natur som formades under istiden. Högsta punkten är vid Telegrafberget, 84 m ö.h. På land gränsar Tyresö till Stockholm i nordväst, Nacka i norr och Haninge i söder. Kommunen har även en sjögräns över Drevviken till Huddinge i väster, och en havsgräns till Värmdö i öster och nordost.