Lecce sorge nella parte centro-settentrionale della pianura salentina, nel cosiddetto Tavoliere di Lecce, un vasto e uniforme bassopiano del Salento compreso tra i rialti terrazzati delle Murge, a nord, e le serre salentine, a sud. L'area è caratterizzata da un particolare terreno, calcareo-marnoso del Miocene, che nell'Italia meridionale s'incontra quasi esclusivamente nella Terra d'Otranto e che viene comunemente conosciuto col nome di "pietra leccese", facilmente scavabile e tagliabile. La morfologia del territorio è complessivamente pianeggiante.
Caratteristiche del territorio sono i poderosi strati di terra rossa e l'assenza di corsi d'acqua di superficie. Il terreno carsico tuttavia presenta innumerevoli inghiottitoi (chiamate vore o capoventi), punti di richiamo delle piovane, che convogliano l'acqua nel sottosuolo alimentando la falda freatica. Solcano poi la superficie numerosi canali scavati per favorire il deflusso delle piovane negli inghiottitoi, e per evitare quindi la formazione di acquitrini. Nel territorio del comune di Lecce è percorso dall'Idume, un fiume che sfocia nel mare Adriatico nei pressi della marina di Torre Chianca, formando il bacino dell'Idume.
Il territorio comunale si estende per oltre 238 km² e si affaccia sul mare Adriatico per più di 20 km. Comprende le frazioni di Frigole, Torre Chianca, Torre Rinalda, San Cataldo, amministrata in parte dal comune di Vernole, Villa Convento, amministrata in parte dal comune di Novoli e il sobborgo di San Ligorio. La località di Casalabate è passata dal 15 maggio 2012 sotto la giurisdizione dei comuni di Squinzano e Trepuzzi per effetto dell'esito del referendum consultivo del 12 e 13 giugno 2011.
La popolazione è fortemente concentrata nella parte più meridionale del territorio comunale, dove sorge la città, mentre il territorio ad est e a nord è costituito in gran parte da aree di interesse paesaggistico e ambientale ed è scarsamente popolato.
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