Diemen maakt deel uit van de Metropoolregio Amsterdam. Het ontleent zijn naam aan het riviertje de Diem, dat in de middeleeuwen een verbinding vormde tussen het Bijlmermeer, de Gaasp en de Zuiderzee. Binnen de gemeentegrenzen liggen naast Diemen en Oud-Diemen, ook nog de buurtschappen Over-Diemen en Stammerdijk. Aan de noordzijde van de gemeente ligt het IJmeer. Diemen grenst in het noorden en zuiden aan de gemeente Amsterdam.
In het noorden grenst Diemen aan IJburg, in het noordoosten aan de Watergraafsmeer en in het zuiden aan Amsterdam Zuidoost, samen met het dorp Driemond, In het oosten grenst Diemen aan Muiden en in het westen aan het tot Ouder-Amstel behorende dorp Duivendrecht.