Čeboksari atrodas Pievolgas augstienēVolgas labajā krastā, lejpus Čeboksari ūdenskrātuves. Kopējais pilsētas robežu kopgarums ir 83,3 km, no tiem sauszemes robeža ir 67 km gara. Pilsēta aizņem 233 km2 lielu platību.
Čeboksari klimats ir mēreni kontinentāls. Ziema ir sniegaina, bieži ir sals, tās ilgums ir ap 6 mēneši. Vasara silta, dažreiz karsta, ilgst 4 mēnešus. Pavasaris ilgst tikai vienu, bet rudens — divus mēnešus. Sniega sega izveidojas novembra trešajā dekādē un noturas līdz aprīlim, aprīļa vidū tā nokūst pilnībā. Dienu skaits ar sniega segu ir 150—160.