Eingegrenzt wird Grunewald von Zehlendorf, Nikolassee und Kladow (im Süden), Gatow im Westen, Spandau und Charlottenburg im Norden sowie Schmargendorf, Wilmersdorf und Dahlem im Osten. Der Großteil Grunewalds besteht aus dem Forst gleichen Namens, der überwiegende Teil der Wohnhäuser konzentriert sich im Osten des Bezirks. Neben dem über 3000 ha großen Waldgebiet, das im Westen von der Havel begrenzt wird, kann Grunewald auch mit zahlreichen Seen aufwarten: Den natürlich entstandenen Halensee oder die durch Trockenlegung von Sumpfgebieten künstlich geschaffenen Seen Hertha-, Hubertus-, Königs- und Dianasee.
Der Stadtteil verfügt über einen Anschluss an die S-Bahn-Linie S 7 (deren Strecke von Potsdam aus quer durch die Stadt bis nach Ahrensfelde im Nordosten Berlins führt), hat aber keine U-Bahn. Die durch Grunewald verlaufende Autobahn A 115 ist eine gute Anbindung an die Stadtautobahn. Die wichtigste Verkehrsader des Bezirkes ist die Königsallee im Osten.