Esch-sur-Alzette si trova nel sud-ovest del paese, al confine con la Francia. È la capitale della regione delle Terre Rosse.
Il comune si trova nella valle del fiume Alzette, un affluente di destra del fiume Sauer e che scorre attraverso la città, e ha una superficie di 14,4 km2 (5,6 sq mi). L'altitudine è di 279-426 m (915-1.398 piedi). Presso il municipio, l'altitudine è di 287 m (942 ft).
Esch-sur-Alzette è circondato da sei comuni del Lussemburgo: Mondercange a nord, Schifflange a nord-est, Kayl a est, Rumelange a sud-est e Sanem a nord-ovest. A sud-ovest, il comune confina con il comune di Audun-le-Tiche nel dipartimento della Mosella in Francia e ad ovest con Russange, anch'esso nel dipartimento della Mosella.
Posti adiacenti a Esch-sur-Alzette |
| Sanem | Mondercange | Schifflange | | Russange (Mosella, Francia) | Esch-sur-Alzette  | Kayl | | Audun-le-Tiche (Mosella, Francia) | | Rumelange | |