A localidade atópase ao pé do Parque Rexional da Cunca Alta do Manzanares. O termo municipal é cruzado por varios regatos: Valconejero, Quiñones, de la Vega, Valdelamasa e El Bodonal; todos eles, afluentes do río Jarama, que tamén discorre polo seu termo municipal.
O municipio de San Sebastián de los Reyes limita ao sur con Alcobendas, separados tan só por unha rúa, a Avenida de España. Ao oeste limita con Madrid, ao norte con Colmenar Viejo e ao leste con Algete, Cobeña e Paracuellos de Jarama.
Destaca a súa complexa orografía, con notables desniveis desde os seus puntos máis baixos, na limítrofe Avenida de España a 705 metros (val do antigo Regato de Entrepueblos) e os máis altos, nos que fosen os cerros do Caravel (no centro histórico) e Santa Bárbara (Praza de Andrés a 730 metros). O punto máis alto do municipio está a 780 metros na Dehesa Boyal.