Майами и его окрестности находятся на равнине, между заболоченным пространством под названием Эверглейдс и заливом Бискейн. Город расположен в низине, и высота города составляет не более, чем четыре с половиной метра над уровнем мора. Среднее значение высоты города составляет 0.91 метра, особенно это относится к основной части прибрежных районов. Основная часть Майами расположена на побережье залива или на естественных (реже искусственных) барьерных островах. На самом большом острове находится городок Майами-Бич. В 24 километрах от побережья Майами протекает тёплое течение Гольфстрим, которое позволяет жителям города наслаждаться тёплым и мягким климатом.

Климат здесь влажный субтропический. Майами подвергается влиянию холодных фронтов, которые приходят с ноября по март, и почти круглый год погода остаётся тёплой и влажной. В летнее время складывается ощущение, что в городе стоит тропическая жара. Большинство осадков приводится на летний период, при этом сезон дождей длится с мая по сентябрь. В летний период в городе также высокие значения температуры и влажности. В течение остального года температуры не очень большие. Непродолжительные прохладные периоды приходятся на сезон ураганов и сезон дождей, которые длятся с мая по сентябрь. В среднем, дневная температура в городе не опускается ниже 20 – 23 градусов, как правило, это ~ 30 градусов по цельсию.