Grad Barselona, bez periferije, se prostire na površini od 100,39 km² i broji 1.578.546 stanovnika (popis stanovništva iz 2004 godine). Cela provincija Barselone ima oko 5.117.000 stanovnika. Gustina naseljenosti je 15.724,14 stanovnika po km². Nalazi se oko 160 km južno od planinskog pojasa Pirineja i granice sa Francuskom. Udaljenost od Madrida, glavnog grada Španije, je oko 500 km. Grad je omeden dvema rekama koje se ulivaju u Mediteransko more. Na severu je to reka Besos Besòs, a na jugu Ljobregat LLobregat.

Klima je mediteranska sa dugim i žarkim, suncanim i veoma vlažnim letima i blagim zimama. Bez snežnih padavina i ca temperaturom koja zimi skoro nikada ne pada ispod nule, a koja se leti, narocito krajem jula meseca i u avgustu, krece izmedu trideset i cetrdeset stepeni Celzijusa. U centru grada se pod uticajem ljudskog faktora formirala mikroklima, tako da su unutar centra leti velike vrucine, a zimi je toplije nego u ostalim delovima grada.

Grad Barselona sacinjavaju deset opština. Svaka opština je politicki entitet sa vlastitim nadležnostima, cime se gradska vlast decentralizuje i približava gradanima. Teritorijalna podela je vezana za istorijske transformacije grada. Vecina gradskih opština su nastale od starih zasebnih opština i cetvrti sa posebnim identitetom, koje su tokom XIX i XX veka pripojene gradu Barseloni. Mnogi od starosedelaca grada i danas identifikuju Barselonu samo opštinom Siutat Velja Ciutat Vella (Stari Grad).

Gradske opštine koje sacinjavaju Barselonu su: Siutat Velja, Eišample Eixample, Sants-Montžuik Sants-Montjuïc, Les Korts Les Corts, Sarija-San Žervazi Sarrià-Sant Gervasi, Grasija Gràcia, Orta-Ginardo Horta-Guinardó, Nou Baris Nou Barris, San Andreu Sant Andreu i San Marti Sant Martí.

Barselona nudi mogucnosti posetiocu da peške obilazi delove grada koji su od turistickog znacaja, kao što su ostaci rimske kulture, srednjovekovni grad i cetrvrti katalonskog modernizma. Karakteristicna je urbanisticka podela grada na blokove i dugacke avenije koje spajaju krajeve samoga grada. Najduža ulica je avenija Dijagonala koja preseca grad od severozapada pa sve do obale mora na jugoistoku.