Les 23 districts (Bezirke) de Vienne occupent une superficie de 400 km² (soit 4 fois celle de Paris intra-muros) dans la vallée du Danube. Autour des faubourgs de la ville, les vignobles prennent le relais des habitations.
Si le Danube traversait le nord de la ville dans le passé, les risques d'inondation ont poussé les autorités à réguler le fleuve en construisant en 1875 un canal dans le lit du fleuve. Aujourd'hui, il partage la ville en deux parties inégales, la vieille cité et presque tous les sites touristiques se situant sur la rive sud. Le canal (Donaukanal) borde le centre historique, ou District n°1, ou encore Innere Stadt, le reste de l'ancien centre étant encerclé par la Ringstrasse. Stephansdom (la cathédrale Saint-Etienne) constitue le cœur de la vieille ville ainsi que son monument principal.
Située dans la zone climatique de l'Europe centrale, Vienne connaît des étés assez tempérés (de 15 à 25°C) et des hivers qui peuvent être assez froids (-1 à +4°C).
Soucieuse d'environnement, la municipalité de Vienne a opté depuis longtemps pour le tram, qui remédie aux problèmes de pollution et d'embouteillages. On respire plutôt bien dans la ville, les parcs et les zones protégées occupant 52% de la superficie totale. La zone entre Vienne et la frontière slovaque est une zone protégée (parc national de Donau-Auen).
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