Filderstadt liegt auf der Filderhochfläche im Süden Stuttgarts, zwischen 327 und 474 Metern Höhe. Der Naturpark Schönbuch beginnt am westlichen Stadtrand, während die Schwäbische Alb in der Ferne sichtbar ist. Im Norden grenzt die Landeshauptstadt Stuttgart an, im Osten und Süden folgen weitere Gemeinden des Landkreises Esslingen wie Aichtal und Neuhausen auf den Fildern.
Die heutige Stadt entstand erst 1975 durch den Zusammenschluss von fünf ehemaligen Gemeinden, die bereits auf eine lange Geschichte zurückblicken. Ihre Wurzeln reichen bis in die Zeit der Kelten und Alamannen zurück, und ihre Namen tragen schwäbisch-alemannische Züge. Politisch gehörten die Orte lange zu Württemberg, bevor sie 1938 dem Landkreis Esslingen zugeordnet wurden.
Fünf Stadtteile prägen das Bild: Bernhausen, Bonlanden, Harthausen, Plattenhardt und Sielmingen. Jeder Ort hat seine eigene Kirche, und in Bernhausen entstanden später weitere Gemeindezentren. Die Landschaft um Filderstadt ist von Schutzgebieten wie dem Siebenmühlental geprägt, das zum Naturschutzgebiet und Fauna-Flora-Habitat-Gebiet gehört.