Freital liegt im Freistaat Sachsen, etwa neun Kilometer südwestlich von Dresden, eingebettet im Döhlener Becken. Die Stadt wird von der Weißeritz durchflossen, die sich hier mit ihren Nebenflüssen durch das Tal schlängelt. Der Windberg ragt als markante Erhebung etwa 100 Meter über das Tal hinaus. Das Stadtgebiet erstreckt sich entlang zweier Talweitungen, die durch eine schmale Engstelle getrennt sind. Etwa die Hälfte der Fläche wird landwirtschaftlich genutzt, während Wälder vor allem an den Talhängen und am Windberg zu finden sind.
Die Stadt entstand 1921 durch den Zusammenschluss der Gemeinden Deuben, Döhlen und Potschappel, die sich während der Industrialisierung zu industriell geprägten Orten entwickelten. Der Steinkohlenbergbau spielte dabei eine zentrale Rolle. Nach mehreren Eingemeindungen und einer Phase als kreisfreie Stadt erhielt Freital 1997 den Status einer Großen Kreisstadt. Bis 1999 kamen weitere Stadtteile hinzu, darunter auch kleinere Siedlungen ohne eigene Verwaltungsstruktur.
Freital ist geprägt durch seine gewachsene Stadtstruktur mit mehreren historischen Zentren in den Stadtteilen Potschappel, Döhlen und Deuben. Der Windberg und die umliegenden Wälder bieten Erholungsmöglichkeiten, während die Weißeritz mit ihren Nebenflüssen das Landschaftsbild prägt. Die Stadt grenzt an Dresden und mehrere kleinere Gemeinden, darunter Bannewitz und Rabenau.