Huyện Thanh Trì nằm ở phía nam thủ đô Hà Nội, cách trung tâm thành phố 10 km về phía Nam. Huyện có vị trí địa lý:
Phía đông giáp huyện Gia Lâm và huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên với ranh giới tự nhiên là Sông Hồng
Phía tây giáp quận Hà Đông và quận Thanh Xuân