大田區位於東京都的南端，東側隔著東京灣與房總半島相望，並在中央防波堤填海地帶與江東區接壤，形成陸地邊界。北面與品川區、目黑區、世田谷區相鄰，南西側則以多摩川為界，與神奈川縣川崎市相對。
大田區於1947年（昭和22年）由原大森區與蒲田區合併而成。隨著羽田機場的擴建，區域面積超越世田谷區，成為東京23區中最大的區。
區內地形多樣，西部的丘陵地帶以田園調布與山王為代表，是日本知名的高級住宅區。而東部的臨海地區與多摩川沿岸，則屬於京濱工業地帶，集中了眾多町工廠，作為「中小企業之街」享譽全國。蒲田地區則是城南地區的代表性繁華地帶，也保有像池上本門寺、大森貝塚、洗足池等歷史名勝，展現出區內的多元風貌。
蒲田地區不僅是大田區役所所在地，亦是行政與經濟的中樞。交通方面，以蒲田站與京急蒲田站為核心，連接東京都心與神奈川的主要鐵路（JR東海道本線、京濱東北線、京急本線）以及穿越區內的東急池上線與多摩川線，加上環狀八號線等幹道，構成重要交通節點，也為羽田機場的門戶。
區東部的羽田地區曾在二戰前以穴守稻荷神社為中心，發展成東京近郊的熱門觀光地。今日，這片廣大的填海地已轉型為首都的物流樞紐，包含首都高速灣岸線與羽田線，設有羽田機場、大田市場、東京流通中心及羽田クロノゲート等設施，並與鄰近的品川區八潮地區（有東京貨物總站與大井貨櫃碼頭）共同構成東京的物流重鎮。
自大正至昭和初期，大田區大部分地區已完成農地重劃，打下現代都市基礎。今日，大田區以大森與蒲田為「核心區」，鐵路車站周邊為「地區核心」，羽田則作為「未來核心」，持續進行都市發展與再造。
