Alexandria este situat la 47 de metri deasupra nivelului mării, în câmpia joasă a Burnasului și în lunca râului Vedea, care izvorăște din dealurile de la nord de Pitești și se varsă în Dunăre, lângă Turnu Măgurele.
Localizarea într-o luncă joasă aduce atât avantaje, cât și dezavantaje. Un punct forte este solul fertil, bogat în cernoziom, favorabil pentru culturile de cereale (grâu, porumb, floarea-soarelui, bumbac, soia, ricin, cânepă, in, sfeclă de zahăr) și legume. Pe de altă parte, nivelul apei freatice se află la doar 1,5-3 metri adâncime, ceea ce poate cauza inundații periodice în subsolurile clădirilor și afectează calitatea aerului din oraș.
Clima este temperat-continentală, caracterizată prin temperaturi extreme, precipitații scăzute (550-600 l/mp anual), adesea torențiale vara, și perioade frecvente de secetă. Cele mai ridicate și scăzute temperaturi înregistrate au fost 42,9°C (5 iulie 1916) și -34,8°C (24-25 ianuarie 1942). Vânturile predominante sunt din vest și est, iar diverse vânturi, precum crivățul și Băltărețul, influențează clima.
Alexandria este un important nod rutier, conectând Bucureștiul și alte orașe prin drumuri naționale și județene. Este legat de Roșiorii de Vede și Zimnicea printr-o linie ferată construită la sfârșitul secolului al XIX-lea, care oferă acces la magistralele feroviare din țară.
