1899年，大阪正式设市，是日本最早的市之一。成立之初的大阪市范围仅包括西区、中央区的大部分地区和北区、福岛区的部分地区，面积也只有15.27平方公里。此后大阪市先后在1907年、1925年、1955年进行三次扩大。在二战时期至战后，大阪市曾计划将市域扩大为东至奈良县境、西至尼崎市、北至池田市、南至堺市，但因这一范围太过庞大，因而被大阪府反对。最终1955年的合并只合并了大阪附近的2个町和4个村。大阪市共管辖有24个区，是政令指定都市中辖区数最多的城市。大阪市在过去还曾设有大淀区、东区、南区三个区。但在1989年，大淀区和北区合并为新的北区；东区和南区合并为中央区。

大阪市区大部分面积位于大阪平原上。大阪平原是一座冲积平原，地势平坦。在约8000至7000年前时，由于绳文海进导致水位高涨，大阪平原曾位于海面之下，被称为河内湾。随着上町台地北侧的沙嘴逐渐向北延伸，至绳文时代中期，河内湾已演变为潟湖，被称为河内湖。进入古坟时代后，由于河川运来的土砂不断堆积，加上人工开发湖泊为耕地，河内湖已近乎消失，变为大阪平原。

大阪位于北温带，四季分明，而且常年比较温暖，属于濑户内海式气候，与我国南部沿海地区比较相像。全年降水充沛，夏季稍觉闷热，冬季温暖少雪。年平均气温在16摄氏度左右，平均降水量1306毫米左右。

虽然大阪市拥有悠久的历史，然而由于历史上的多次战乱和都市开发，大阪市保留的古代建筑并不多。现在大阪市的著名传统宗教建筑中，只有住吉大社本殿建于明治时代之前。住吉大社本殿建于1810年，被指定为日本国宝。本殿的建筑风格被称为“住吉造”，是神社建筑史上最古老的特殊様式。而大阪另一座代表性宗教建筑四天王寺在二战空袭中被毁，现存建筑则修建于战后时期。大阪城天守阁是大阪的地标，但现在的天守阁实际上是已经是第三代天守阁。丰臣政权时期的大阪城天守阁建于1585年，主色调为黑色，在1615年的大阪夏之阵中被毁。江户幕府时代的大阪城天守阁则修建于1626年，但在1665年被雷击后烧毁。现在的大阪城天守阁修建于昭和初期，主色调和江户时代的天守阁相同，都是白色，但也融合了丰臣时代大阪城天守阁的建筑特征。大阪的代表性近代建筑则多修建于大大阪时期，知名作品有通天阁、大阪市中央公会堂、大阪瓦斯大楼、大大楼（日语：ダイビル）等建筑。第一代通天阁建于1912年，高75米，外形仿巴黎埃菲尔铁塔，是当时大阪最高的建筑。但第一代通天阁在二战中被拆毁。现在的通天阁则修建于1956年。大阪市中央公会堂为一座新文艺复兴建筑，但亦融合了一些巴洛克式建筑的特点，是大阪市西洋式建筑的代表。大阪瓦斯大楼由建筑家安井武雄设计，是日本著名的装饰风艺术建筑。大大楼竣工于1925年，是日本大正时期代表性的办公楼建筑。众多的超高层建筑则是今日大阪建筑的象征。大阪摩天大楼最密集的地区是在西梅田的大阪花园城。除了西梅田之外，中之岛、大阪商务园也是大阪摩天大楼较多的地区。2014年，阿倍野Harukas开业，其高度达到300米，是现在日本最高的大楼。大阪市其他代表性的超高层建筑物还有大阪府咲洲厅舍、梅田蓝天大厦等大楼。