Według United States Census Bureau, miasto zajmuje powierzchnię 999,3 km², z czego 881,9 km² to ląd, zaś 117,4 km² (11,7%) to woda. Region położony na południowych krańcach Wielkich Równin składa się z prerii i lasów dębowych, chociaż znaczna część naturalnego krajobrazu została zajęta przez urbanizację i użytkowanie gruntów rolnych. Na tym obszarze zbiegają się liczne dopływy rzeki Trinity, tworząc jeden ciąg wodny wychodzący z Dallas i zmierzający do Zatoki Meksykańskiej. Rzeka jest kontrolowana przez sieć tam i wałów przeciwpowodziowych. Na obszarze aglomeracji znajduje się kilka dużych jezior i sztucznych zbiorników, w tym: Lewisville (119,7 km²), Ray Hubbard (92 km²), czy Grapevine (29,5 km²).
Klimat Klimat Dallas/Fort Worth jest wilgotny, subtropikalny z gorącymi latami. Ma także charakter kontynentalny, z szerokim rocznym zakresem temperatur. Opady są bardzo zróżnicowane, zazwyczaj sprzyjając bimodalnemu rozkładowi mokrej wiosny/jesieni i suchego lata/zimy. Zimy są na ogół łagodne, ale pora roku charakteryzuje się znaczną zmiennością temperatur.