從地理位置上看，墨爾本地處平原，有少量低矮的山脈。墨爾本也是壹座海濱城市，面向太平洋，位於東經147度，南緯39度。墨爾本有壹條耶那河，是流經墨爾本的主要河流，全長242公裏，年流量718萬立方米，總流域面積4000平方公裏。整個墨爾本城最初是沿著耶那河的河岸而建的。截至目前，亞拉河上共有25座橋梁。
墨爾本的氣候屬於亞熱帶和溫帶，氣溫壹般維持在零上3度——冬天15度，夏天20-35度。夏天，人們喜歡去海邊玩。在炎熱的夏天，白天最高溫度可達40攝氏度以上。
墨爾本的氣候比較幹燥，相對濕度往往在30%-50%之間。因為幹燥，衣服和家具通常幹的很快，衣服和家具也不容易發黴。冬天和同樣低溫濕度大的地方相比，也沒那麽冷。生活中，墨爾本的濕度讓很多人感覺很舒服。
由於地理位置和洋流的影響，墨爾本的晝夜溫差相當大。夏天即使白天溫度達到30多度，晚上也會降溫到12度左右。所以墨爾本的氣溫被說是“壹日四季”。冬天，墨爾本不太冷。冬天白天氣溫壹般在10攝氏度以上，冬天不下雪。但是墨爾本周圍有很多山，冬天寒冷的山上有雪，所以墨爾本附近的山是冬天滑雪的好地方。