Nowy Dwór Mazowiecki leży na Nizinie Środkowopolskiej w Kotlinie Warszawskiej, w województwie mazowieckim, 34 km na północ od Warszawy, przy szlakach komunikacyjnych: drogowym (trasa szybkiego ruchu Warszawa-Gdańsk), kolejowym (łączącym Warszawę z portami Wybrzeża) i rzecznym (północ - południe). Miasto usytuowane jest na tarasie nadzalewowym pomiędzy Wisłą, Narwią i Wkrą, które łączą się w jego granicach. Wisła wyznacza południową i południowo - zachodnią granicę miasta na długości 7,5 km, a Narew z Wkrą północną. Nowy Dwór Mazowiecki sąsiaduje z gminami: Zakroczym, Pomiechówek i Czosnów (powiat nowodworski) oraz Wieliszew i Jabłonna (powiat legionowski).

Współrzędne geograficzne Nowego Dworu Mazowieckiego to: 52° 26' szerokości geograficznej północnej i 20° 43' długości geograficznej wschodniej. Współrzędne określające położenie geograficzne miasta (środek) znajdują się o kilkadziesiąt metrów na północ od ulicy Warszawskiej i na wschód od ulicy gen. W. Thommee (przy skrzyżowaniu tych ulic). Część rdzenna miasta leży średnio na wysokości 75 m. n.p.m. Najniższy punkt znajduje się na brzegu Narwi, na przedłużeniu ulicy Spacerowej, i wynosi 70,7 m. n.p.m. Najwyższymi punktami są: lasek Księża Góra i dawny cmentarz żydowski- przekraczające wysokość 85 m. n.p.m. Średnia wysokość położenia dzielnic: Modlin Twierdza i Modlin Stary to ok. 100 m. n.p.m. (wys. max. 107,6 m. n.p.m.).