Il est bordé par l'arrondissement de Mitte à l'est, par Tempelhof-Schöneberg au sud-est, Steglitz-Zehlendorf au sud, Spandau à l'ouest et par Reinickendorf, au nord. Le district comprend les localités du centre-ville de Charlottenburg, Wilmersdorf et Halensee. Après la Seconde Guerre mondiale et la division de la ville par le mur de Berlin, la zone autour de Kurfürstendamm et Bahnhof Zoo était le centre de l'ancien Berlin-Ouest, avec l'Église Mémorial Kaiser Wilhelm comme point de repère. L'Institut de technologie de Berlin (Technische Universität Berlin), l'Université des Arts de Berlin (Universität der Künste), l'Institut Fédéral pour l'Évaluation des Risques (Bundesinstitut für Risikobewertung), le Deutsche Oper de Berlin ainsi que le Palais de Charlottenburg et le Stade olympique sont également situés dans Charlottenburg-Wilmersdorf.