Город Тобольск находится на южной границе таёжной зоны Западно-Сибирской низменности.
Он расположен на высоком правом берегу реки Иртыш, ниже устья реки Тобол. Иртыш окаймляет Подгорную часть городской территории с западной и южной сторон, образуя руслом крутой изгиб (излучину).
В Подгорной части протекают река Курдюмка со своим левым притоком, речкой Слесарной и ещё реки Абрамовская и Покровская.
В Тобольске и его окрестностях зарегистрировано с 1968 г. 11 памятников природы областного значения. В регионе с 2011 г. учреждены 35 заказников, 51 памятник природы и 1 полигон экологического мониторинга. Наиболее широко известны "Окрестности дома отдыха Тобольский"; "Киселевская гора с Чувашским мысом" и " Панин бугор".