Téhéran s'inscrit dans une plaine inclinée, entre la chaîne de l'Alborz au nord et les terres arides au sud. Cette pente commande toute la lecture de la ville.
La barrière de l'Alborz ferme l'horizon septentrional. Le mont Tochal se dresse juste au-dessus des quartiers hauts. Le Damavand, point culminant de l'Iran, apparaît vers le nord-est par temps clair. Au sud, la plaine descend vers le désert. L'altitude passe d'environ 1700 mètres dans les quartiers septentrionaux à 1100 mètres dans les quartiers méridionaux. Cet écart se traduit par plusieurs degrés de différence de température et par des chutes de neige plus fréquentes en haut de la ville.
Le nord concentre les quartiers résidentiels aisés, les ambassades, les anciennes résidences royales et le commerce haut de gamme. Le sud regroupe les quartiers populaires, les activités industrielles et les tissus urbains les plus anciens. Le centre assure la transition, avec les administrations, les universités et les grands musées. Cette opposition sociale reste très marquée.
La municipalité se divise en vingt-deux arrondissements, eux-mêmes subdivisés en plus d'une centaine de quartiers. La numérotation ne suit pas un ordre géographique simple. Le premier arrondissement couvre l'extrémité nord, le douzième le centre historique. L'agglomération déborde ces limites et englobe Rey, Shemiranat et plusieurs villes voisines de la province.
Tajrish forme le cœur du Shemiran, avec son bazar et son sanctuaire. Niavaran, Elahieh, Zafaraniyeh et Gheytarieh alignent villas, tours résidentielles et galeries commerciales. Velenjak et Darband ouvrent directement sur les sentiers de montagne. Shahrak-e Gharb et Saadat Abad, à l'ouest, montrent un urbanisme plus récent, fait de barres et de centres commerciaux.
Enghelab, Ferdowsi et Baharestan accueillent ministères, librairies et facultés. Bagh-e Melli réunit plusieurs musées nationaux dans un même îlot. Amirabad et Yousef Abad restent surtout résidentiels. Le secteur d'Abbas Abad, en position centrale, concentre les grands équipements de loisirs et les parcs récents.
Le douzième arrondissement contient le Grand Bazar, le palais du Golestan et le vieux quartier d'Oudlajan. Plus bas, Shush et Molavi vivent au rythme des marchés de gros et de la gare centrale. Rey, cité bien plus ancienne que Téhéran, conserve le sanctuaire de Shah Abdol Azim et se rejoint par le métro.
L'avenue Valiasr traverse la ville du sud au nord et sert de repère principal. Plusieurs autoroutes urbaines la doublent, dont Modares, Hemmat et Chamran. Le métro compte sept lignes, dessert les principaux quartiers et rejoint l'aéroport Imam Khomeini. Les premières voitures de chaque rame sont réservées aux femmes. La circulation automobile reste dense, et le centre est soumis à des restrictions d'accès.