Gütersloh liegt in Ostwestfalen am Rand der Westfälischen Bucht, wo sich die sandige Emssandebene ausbreitet. Südwestlich erhebt sich der Teutoburger Wald, während das Stadtgebiet selbst kaum Höhenunterschiede aufweist. Der tiefste Punkt findet sich in den Emsniederungen nahe dem Flughafen, der höchste im Osten von Friedrichsdorf. Durch die Stadt fließt die Dalke, die im Stadtpark und der Innenstadt sichtbar wird und kurz nach der Stadtgrenze in die Ems mündet. Im Nordosten grenzt Gütersloh an Bielefeld, im Süden an Rheda-Wiedenbrück, wo sich mit dem Rhedaer Forst ein größeres Waldgebiet anschließt.
Die erste urkundliche Erwähnung Güterslohs stammt aus dem Jahr 1184, doch ältere Siedlungen wie Isselhorst oder Spexard reichen bis ins 11. Jahrhundert zurück. Im Mittelalter war das Gebiet zwischen verschiedenen Herrschaften aufgeteilt, darunter das Hochstift Osnabrück und die Herrschaft Rheda. Im 16. Jahrhundert kam es zu Grenzstreitigkeiten, die erst durch Verträge beigelegt wurden. Im Siebenjährigen Krieg spielte Gütersloh eine Rolle als Quartier französischer Truppen und Schauplatz einer preußischen Attacke.
Heute prägen weite Wiesen und Felder das Bild, während die Siedlungsflächen etwa ein Drittel der Fläche einnehmen. Die sandigen Böden sind eher unfruchtbar, doch eignen sich Teile des Stadtgebiets gut für geothermische Nutzung. In der Stadtmitte und den umliegenden Stadtteilen wie Pavenstädt oder Kattenstroth finden sich parkähnliche Abschnitte, während der Rhedaer Forst mit Nadelbäumen bedeckt ist. Die Dalke durchzieht das Stadtbild und verbindet Grünflächen mit urbanen Bereichen.
