横浜市の南部に位置し、東は東京湾に面し、市内唯一の自然海浜である野島海岸と市内最高峰の大丸山を有しています。区内は周囲を海と山に囲まれ、100m前後の山が入り組んでいるため、起状の激しい丘陵地となっています。 内陸部には、市内南部地域において唯一の緑地が広がっています。臨海部を形成するのは埋立地です。多くの中小工場や企業が集まっており、大きな臨産業地区が形成されています。また、市内にある漁業関係企業の半数が金沢区に立地しており、漁業が盛んな地域でもあります。 関東の南寄りに位置しているため、降雪が少ないことも特徴のひとつです。秋季は強い西風がやや緩和され、冬季は黒潮の影響を受けるため、市の中心部に比べ夏は涼しく、冬は暖かくなる傾向にあります。