Таллин находится в Северной Европе, на южном берегу Финского залива, в 80 километрах от Хельсинки. Самое большое озеро Таллина — Юлемисте (площадь 9,6 км²). Это главный источник питьевой воды города. Озеро Харку — второе по величине (площадь 1,6 км²). В отличие от многих больших городов, единственная значительная река в Таллине — Пирита — расположена далеко от центра города (сейчас городской район Пирита). Бассейн реки находится под охраной из-за его живописности.
По территории города проходит известняковый уступ (Глинт, или Балтийско-Ладожский уступ). Он отчетливо прослеживается на Тоомпеа и в Ласнамяэ. Наивысшая точка Таллина (64 метра над уровнем моря) находится на юго-западе города в районе Нымме.
Население Таллина насчитывает 400 тыс. человек. По состоянию на ноябрь 2006 года в Таллине проживало 399 180 зарегистрированных жителей.
В этническом отношении население города делится на две большие почти равные группы: около 55 % населения — эстонцы, около 45 % — русскоязычное население (русские, украинцы, белорусы, евреи, а также финны-ингерманландцы).
Длина береговой линии — 46 километров. В пределах города она образует три больших полуострова: Копли, Пальяссааре и Какумяэ, четыре залива: Таллинский, Пальяссааре, Коплиский и Какумяэ.
Помимо повседневных эстонского и русского языков распространено знание финского, английского и немецкого. Русский является языком обучения в части школ и частных вузов, а также на некоторых специальностях в государственном Таллинском университете. Работает несколько радиостанций и кабельных телеканалов на русском языке, есть русскоязычные передачи на государственном телевидении. Кроме того, издается несколько газет и журналов на русском языке, действует государственный Русский театр.