11.845 hektarlık bir alana sahip olup, İstanbul'un batı yarısında yer alan ve Marmara Denizi'nin kuzey kıyısına kadar uzanan Küçükçekmece İlçesi; kuzey ve kuzeydoğuda Gaziosmanpaşa, doğuda Esenler, Bağcılar ve Bahçelievler, güneyde Bakırköy, Marmara Denizi ve Avcılar, güneybatıda yine Avcılar ve batıda ise Büyükçekmece ilçeleriyle çevrilmiştir. Küçükçekmece Gölü, Avcılar ve Küçükçekmece ilçelerini birbirinde ayırır.

Çatalca Yarımadası'nın güneydoğu kesiminde yer alan ilçe toprakları alçak dalgalı düzlüklerden oluşur. Sularını yarımadanın orta kesimlerinden toplayan Sazlıdere ve Nakkaşdere, Küçükçekmece Gölü'ne dökülür. Gölü, Marmara Denizi'nden ayıran kıyı kordonunun doğu bölümü, ilçe sınırları içindedir. İlçe toprakları, bu bölümdeki dar bir kıyı şeridinde Marmara Denizi'ne komşudur.

Türkiye'nin bilinen en eski yerleşim yerlerinden biri olan Yarımburgaz Mağarası, ilçe sınırları içindedir. İlçeye adını veren Küçükçekmece Gölü'nün yüzölçümü 16 km2 dir.Fazla derin olmayan gölün güney kıyılarındaki derinliği 20 metreye ulaşır.