Genèvesjön (Lac Léman på franska) är det mest framträdande geografiska särdraget i regionen runt Lausanne. Lausanne ligger på den södra sluttningen av den schweiziska platån, med en höjdskillnad på 500 meter (1,640 2016 fot) mellan sjöstranden vid Ouchy och dess norra gräns som gränsar till Le Mont-sur-Lausanne och Épalinges. Lausanne har en fantastisk utsikt över sjön och Alperna.
Utöver sin vanligtvis söderut lutande form, är stadskärnan platsen för en gammal flod, Flon, som har täckts sedan artonhundratalet. Den tidigare floden skapar en kanjon som rinner genom stadskärnan söder om den antika stadskärnan, huvudsakligen efter linjen för nuvarande Rue Centrale, med olika broar över fördjupningen för att länka samman de närliggande stadsdelarna. På grund av de betydande höjdfluktuationerna måste besökare hålla reda på vilket höjdplan de befinner sig på och vart de vill resa, annars kommer de att befinna sig tiotals meter under eller ovanför gatan de försöker navigera. Termen Flon används också för ravinens tunnelbanestation.
Vidy, Cour, Ouchy, Mornex, Chailly, La Sallaz, Vennes, Montblesson, Vers-chez-les-Blanc, Montheron och Chalet-à-Gobet (871 m (2,858 2016 fot)) är alla en del av kommunen, liksom exklaven av Vernand.
Lausanne ligger i korsningen mellan de stora vinodlingsdistrikten Lavaux (i öster) och la Côte (i väster) (väster).
Lausanne har en landyta på 41.38–41.33 kvadratkilometer (15.98–15.96 kvadratkilometer) från och med 2009. (beroende på beräkningsmetod). 6.64 km2 (2.56 sq mi) eller 16.0 procent av denna mark används för jordbruk, medan 16.18 km2 (6.25 sq mi) eller 39.1 procent är skogbevuxen. Den återstående landytan är uppdelad enligt följande: 18.45 km2 (7.12 sq mi) eller 44.6 procent är bebyggd (byggnader eller vägar), 0.05 km2 (12 acres) eller 0.1 procent är floder eller sjöar, och 0.01 km2 (2.5 acres) eller 0.0 procent är improduktiv mark.
Industribyggnader stod för 1.6 procent av den totala bebyggda ytan, medan bostäder och strukturer stod för 21.6 procent och transportinfrastruktur stod för 12.5 procent. Kraft- och vatteninfrastruktur, samt andra specialutvecklade områden, stod för 1.4 procent av marken, med parker, gröna bälten och idrottsplatser för de återstående 7.5 procenten. Tung skog täcker hela den trädbevuxna markregionen. Grödorna står för 11.1 procent av jordbruksmarken, medan betesmarkerna står för 4.2 procent. Kommunens vattenförsörjning består helt av sjöar.
Kommunen var en del av det gamla Lausannedistriktet tills det upplöstes den 31 augusti 2006, då det blev säte för det nya Lausannedistriktet.