Marmara Bölgesi’nde, İstanbul İli’ne bağlı bir ilçe olan Sarıyer, kuzeyinde Karadeniz, doğusunda İstanbul Boğazı, güneyinde Beşiktaş, güneybatısında Şişli, batısında da Eyüp ilçeleri ile çevrilidir. Sarıyer Çatalca Yarımadası’nın İstanbul Boğazı’na kadar uzanan kuzeydoğu ucunda yer almaktadır. İlçe toprakları orta yükseklikte dalgalı düzlüklerden oluşmuştur. Bu tür düzlükleri coğrafyacılar Pera Penepleni olarak isimlendirmişlerdir. Bu alanın bir kısmı Karadeniz ile İstanbul Boğazı’na, bir kısmı da Kağıthane Deresine dökülen küçük derelerle bölünmüştür. İlçenin Karadeniz kıyılarının batı kesimi doğal kumsallardan, ilçenin batı kesimi de falezlerden oluşmaktadır. İlçenin başlıca akarsuları İstinye ve Sarıyer dereleri ile Büyükdere’dir. Sarıyer’in iç kesimlerindeki Sarıyer deresi vadisinin batısında tarihi kaynaklar Kestane Suyu, Gümüş Suyu ve Fındıklı Suyu gibi derelerin olduğunu, bunların çevresinde de manastır ve ayazmaların yer aldığını yazmaktadır. Ayrıca Sarıyer’deki tepelerin eteklerinden kaynaklanan Çırçır Suyu, Hünkar Suyu, Şifa Suyu ilçenin memba sularıdır. İlçenin yüzölçümü 146 km2dir.