Géographie
Situation
La ville de Luxembourg se situe dans le sud du plateau de Luxembourg, une grande formation de grès datant du Jurassique qui forme le cœur du Gutland, région relativement plate de basse altitude qui couvre les deux tiers sud du pays.
Le cœur de la ville (Ville-Haute) occupe un site pittoresque, perché au sommet abrupt des falaises des étroites vallées de l'Alzette et de la Pétrusse, qui trouvent leur confluent à Luxembourg-ville. Les profondes vallées creusées par ces rivières sont jalonnées de nombreux ponts et viaducs, y compris le pont Adolphe, le pont grande-duchesse Charlotte, et la Passerelle. Bien que la ville de Luxembourg ne soit pas particulièrement grande, sa topographie est complexe, car la ville est construite sur plusieurs niveaux, à cheval sur les deux vallées. La commune de la ville de Luxembourg couvre une superficie totale de plus de 51,5 km2, soit 2 % de la superficie totale du pays. De ce fait, c'est la quatrième plus grande commune du Luxembourg, et de loin la plus grande zone urbaine. La ville n'a pas forcément une forte densité de population, avec moins de 1 500 personnes par km2 ; de vastes zones sont conservées telles que les parcs, les zones boisées, ou les sites de patrimoine important (notamment les sites de l'UNESCO), tandis qu'il existe aussi de vastes étendues de terres agricoles qui sont situées dans les limites de la ville.

Communes limitrophes
Climat
Le climat de la ville est de type océanique, avec une nuance continentale marquée. Les hivers relativement froids et les étés relativement chauds sont complétés par une certaine fraîcheur liée à la position géographique de la ville.

Voies de communication et transports
Réseau routier
En tant que capitale du Luxembourg, la ville est le cœur des infrastructures de transport du Grand-Duché et est située au cœur du triangle Francfort-sur-le-Main - Paris - Amsterdam et est donc connecté au réseau routier européen via de nombreuses routes internationales parmi lesquelles :

A1 (E44) : vers Grevenmacher et Trèves (Allemagne) ;
A3 (E25) : vers Dudelange et Thionville/Metz (France) ;
A4 : vers Esch-sur-Alzette et Audun-le-Tiche en France ;
A6 (E25 / E411) : vers Arlon et Bruxelles ;
A7 et N7 (E421) : vers Mersch, Ettelbruck et Saint-Vith en Belgique ;
A13 (E29) : cette autoroute ne dessert par directement la capitale, mais est accessible par les autoroutes A3 et A4 et permet d'accéder à Pétange, Athus en Belgique et Longwy en France d'une part et Schengen et Sarrelouis et Sarrebruck en Allemagne d'autre part.

Transports en commun
La ville de Luxembourg est desservie par deux réseaux de transport en commun.
Premièrement par le tramway de Luxembourg (ligne T1), mis en service le 10 décembre 2017 dans un premier temps entre Luxexpo et le pont grande-duchesse Charlotte où les voyageurs peuvent prendre le funiculaire Pfaffenthal-Kirchberg le reliant à la gare de Pfaffenthal-Kirchberg, puis prolongé le 27 juillet 2018 jusqu'à la place de l'Étoile et le 13 décembre 2020 jusqu'à la Gare Centrale. En 2023, la ligne ira de l'aéroport de Luxembourg-Findel au futur stade de Luxembourg.
Ensuite, par les 31 lignes du réseau des autobus de la ville de Luxembourg, héritier de l'ancien tramway, dont certaines sont partiellement ou totalement sous-traitées à différentes compagnies privées, plus les lignes du RGTR assurant une desserte locale. Il existe également une ligne connectant le Glacis à la Ville-Haute, le « City shopping bus ». La ville a également mis en place un réseau de sept lignes de bus de nuit, le « City Night bus ».
Afin de connecter ses bus au trafic routier, Luxembourg dispose d'une série de six parc relais gratuits (pour 24 heures, payant au-delà) pour les nombreux usagers désirant se rendre en ville, et ce afin de limiter l'encombrement de la capitale, : Beggen (160 places), Bouillon (2442 places), Kirchberg (160 places), Kockelscheuer (567 places), Stade (622 places) et Luxembourg-Sud (1 451 places).
En complément, la ville possède depuis 2008 son propre système de vélo en libre service, Vel'oH! qui possède 76 stations sur la ville même ainsi que dans plusieurs communes voisines ainsi qu'un service d'autopartage depuis 2015, Carloh qui compte 13 stations.
La ville dispose de deux ascenseurs publics : l'ascenseur du Grund et l'ascenseur panoramique Pfaffenthal - Ville-Haute.

Réseau ferroviaire
De la même façon que pour les infrastructures routières, Luxembourg constitue le cœur du réseau ferré national luxembourgeois exploité par la société nationale des chemins de fer luxembourgeois (CFL) : l'ensemble des lignes, aussi bien en terme d'infrastructures que de lignes commerciales, y convergent, avec comme nœud central la gare de Luxembourg ou gare centrale.
En outre la ville, dispose de quatre autres gares ferroviaires : la gare de Pfaffenthal-Kirchberg située au nord de la gare centrale et qui permet un accès direct au quartier du Kirchberg grâce au funiculaire qui monte sur le plateau, la gare de Hollerich qui donne accès aux quartiers ouest et sud-ouest comme Hollerich, la gare de Cents-Hamm donne accès aux quartiers de l'est, à savoir Cents et Hamm et la gare de Dommeldange. Enfin on peut considérer la gare de Howald, bien que situé sur le territoire communal d'Hesperange comme la 6e gare de la capitale car elle dessert ses quartiers sud (Gasperich, Cloche-d'Or, etc.).
La gare centrale est connectée aux réseaux allemands, français (dont le TGV Est vers Metz, Strasbourg et Paris) et belges via plusieurs trains par heure.

Transports aériens
Luxembourg est desservie par l'unique aéroport international du pays, l'aéroport de Luxembourg-Findel, situé dans la commune de Sandweiler à 6 km de la capitale. L'aéroport est connecté à la ville via de nombreuses lignes de bus, que ce soit par les AVL ou par le RGTR. Luxembourg-Findel est la plaque tournante des deux compagnies nationales luxembourgeoises : Luxair et Cargolux, cette dernière plaçant d'ailleurs l'aéroport au rang de 5e aéroport européen et 28e mondial en termes de fret aérien en 2010.