向日市は、京都盆地の南西端に位置し、西方には小塩山をはじめとする西山連峰を望み、 市外東方には桂川が流れる。このため、全般に北西方向が高地に南西方向が低地となる平坦な地形となっている。 市域をほぼ縦断する形でJR東海道本線・阪急京都本線が貫いている。 なお、面積は7.67km2で、全国の市で4番目に狭い。

古くは山城国乙訓郡に属し、長岡京が設置された。市域からは大極殿跡が発掘されている。 長岡京が平安京に移されてのちはその後背地として農業を産業の中心とした。古くから乙訓郡の中心地であり、 現在も、郡役所の名残である京都府乙訓総合庁舎や、長岡京市、大山崎町、 京都市伏見区の一部を管轄する向日町警察署など、周辺地域を代表する施設が設置されている。