Gmina Długołęka położona jest w północno-wschodniej części województwa dolnośląskiego. Leży na szlaku komunikacyjnym Praga – Wrocław – Warszawa, w bezpośrednim sąsiedztwie największego na Dolnym Śląsku węzła komunikacyjnego i ośrodka przemysłowego jakim jest stolica regionu – Wrocław. Wraz z ośmioma innymi podwrocławskimi gminami tworzy powiat wrocławski. Bezpośrednio Gmina Długołęka graniczy  z:  gm. Wisznia Mała (od zach.), gm. Trzebnica (od pn. –  zach.), gm. Zawonia (od pn.), gm. Dobroszyce (pn. – wsch.), gm. Oleśnica (od. wsch.) oraz gm. Czernica (od pd.).

Długołęka leży  terenie Równiny Oleśnickiej, Pradoliny Odry zwanej też Pradoliną Wrocławską  oraz na południowych zboczach Wzgórz Trzebnickich. Jej najwyższy punkt stanowi wzgórze o wys. 235 m n.p.m., położone na granicy gminy na północ od Krakowian, najniższy natomiast, to granica z Wrocławiem przy brzegu Widawy koło miejscowości Wilczyce.

O doskonałej lokalizacji gminy Długołęka decyduje również fakt, że przez jej środek przebiega droga krajowa nr 8, łącząca Wrocław ze stolicą kraju – Warszawą, wzdłuż której ulokowało swoje siedziby lub filie wiele renomowanych polskich i zagranicznych firm oraz Autostradowa Obwodnica Wrocławia. W przyszłości, zgodnie z przyjętymi planami przez teren gminy przebiegać będzie także droga wojewódzka Bielany – Łany – Długołęka.