La ciudad es atravesada por el río Isar al sur de Alemania.

Su punto más alto es el Warnberg, situado en el decimonoveno distrito (Thalkirchen - Obersendling - Forstenried - Fürstenried - Solln), con una altura de 519 m. La cota más baja, de 492 m, se encuentra al norte, en el distrito de Feldmoching.

El río Isar transcurre por la ciudad durante un total de 13,7 km, entrando por el sudoeste y abandonándola por el nordeste. En el río se hallan varias islas, como la Museumsinsel (Isla del Museo), llamada así porque en ella se encuentran el Deutsches Museum (museo de la Historia de la Ciencia y la Técnica Alemana), o la cercana Praterinsel.

Alrededor de la ciudad existen numerosos lagos, de los cuales se pueden destacar: el Ammersee, el Wörthsee y el Starnberger See.
En este último lago tiene su origen el río Würm, que juntamente con el Hachinger Bach y los diversos canales del río Isar bañan la ciudad. Pero aún así, la mayoría de las derivaciones del río Isar que pasaban por el centro fueron canalizadas o incluso desecadas a causa de las obras del metro y el ferrocarril.