Zermatt liegt im Mattertal (auch Nikolaital genannt) auf einer Höhe von zirka 1610 m am Nordostfuss des Matterhorns

Mit einer Fläche von 243,4 km² gehört Zermatt zu den grössten Schweizer Gemeinden. Das Areal umfasst 1,3 km² Bauzone, 9,4 km² Wald, 10,0 km² Landwirtschaftszone (inkl. Alpweiden) und 183,0 km² Naturschutzzonen. Der höchste Punkt ist mit 4634 m ü. M. die Dufourspitze im Monte-Rosa-Massiv. Der tiefste Punkt auf 1524 m ü. M. liegt im Bachbett des Talflusses an der Grenze zur unten liegenden Nachbargemeinde Täsch nahe der Flur mit dem Namen Schlangengrube. Das weite Hochtal ist im Osten von der Bergkette Rimpfischhorn – Strahlhorn – Jägerhorn – Dufourspitze – Signalkuppe begrenzt, im Süden von der Reihe Lyskamm – Castor und Pollux – Breithorn – Klein Matterhorn und westlich des Theodulpasses von Matterhorn – Dent d’Hérens – Tête Blanche. Im Westen liegen zwischen dem Tal des Zmuttbachs und dem Val d’Anniviers die Höhenzüge von Dent Blanche, Ober Gabelhorn und Zinalrothorn.

Das Zermatter Gemeindegebiet grenzt an Italien. Der Übergang über den Theodulpass nach Valtournanche ist wegen der Eisbedeckung nur für Fussgänger und Skifahrer passierbar.