Moskou ligt op een hoogte van 156 meter boven de zeespiegel in het hoogland tussen de Oka en de Wolga. De rivier de Moskva doorkruist de stad van noordwest tot zuidoost over een lengte van ongeveer 80 kilometer. De breedte van de rivier binnen Moskou bedraagt 120 tot 200 meter. Daarnaast stromen er ongeveer 120 kleinere rivieren door de stad. De stadsgrenzen lopen ongeveer gelijk aan de in 1962 aangelegde ringweg om de stad. Het stedelijk gebied heeft een oppervlakte van ruim 1097 km². Ongeveer een derde daarvan bestaat uit groengebied. Er zijn circa 100 parken in de stad.
Moskou had op 1 januari 2005 10.381.288 inwoners.