Administracyjnie Wielki Londyn (Greater London) jest podzielony na 32 dzielnice (Boroughs) oraz autonomiczne City: z tego 12 oraz City of London tworzą Inner London (Wewnętrzny albo Centralny Londyn), a pozostałe – Outer London. Najważniejsze (również ze względów historycznych) dzielnice to City of London i City of Westminster położone na północnym brzegu Tamizy, oraz Southwark i Lambeth na południowym brzegu. 40% Wielkiego Londynu jest pokryte Londyńskim Obszarem Pocztowym (ang. London postal area). Kod Londyńskiego Obszaru Telefonicznego (ang. London telephone area code) obejmuje obszar zbliżony do Wielkiego Londynu, aczkolwiek nie obejmuje niektórych dzielnic zewnętrznych, a obejmuje gminy znajdujące się poza granicami Wielkiego Londynu. W granicach Wielkiego Londynu często dokonywany jest podział na Londyn Wewnętrzny (ang. Inner London) oraz Londyn Zewnętrzny (ang. Outer London). Można również dokonać podziału na Londyn północny, południowy, zachodni oraz wschodni.

Wielki Londyn pokrywa obszar 1,579 km2 (609 mil kwadratowych), będąc tym samym jednym z największych miast świata, ze względu na wielkość zajmowanego obszaru. Główną cechą londyńskiej geografii jest obecność rzeki Tamizy, która przecina miasto od południowego zachodu do wschodu. Dolina Tamizy to tereny wylewowe otoczone delikatnie pofałdowanymi wzgórzami (np. Parliament Hill, Addington Hills, i Primrose Hill). Wzgórza te nie stanowiły znaczącej przeszkody dla rozwoju Londynu, od jego początków, jako portu rzecznego, na północnym brzegu Tamizy, stąd też obszar Londynu rozwijał się na bazie okręgu.

W przeszłości Tamiza była o wiele szerszą i płytszą rzeką z rozległymi terenami bagiennymi; w czasie przypływów brzegi Tamizy osiągały pięciokrotną szerokość obecnych brzegów. Brzegi Tamizy były intensywnie niwelowane i regulowane, stąd wiele londyńskich dopływów Tamizy zasila ją pod ziemią. Tamiza jest rzeką przypływową, a tym samym podatną na wylewanie z brzegów. Niebezpieczeństwo powodzi wzrastało wraz z powolnym, ale trwałym zwiększaniem się wysokości poziomu wody w czasie przypływów poprzez powolne zalewanie wysp brytyjskich, w wyniku topnienia lodowców. W roku 1974, po dziesięciu latach prac zakończono budowę Tamy Londyńskiej w Woolwich, której działalność zażegnała niebezpieczeństwo powodzi. Tama Londyńska została zaprojektowana, aby pracować do roku 2030, obecnie trwają prace projektowe mające na celu rozbudowę tamy, łącznie ze zmianą jej stylistyki.