Desenzano si trova nella parte orientale della provincia di Brescia, a ridosso della sponda meridionale del lago di Garda. La parte settentrionale del comune, in cui sono collocati i centri abitati di Desenzano e Rivoltella, si affaccia sul basso lago, mentre il resto del territorio si estende a sud dell'autostrada A4 tra le colline moreniche. L'abitato di Desenzano è naturalmente delimitato a ovest dai rilievi del Monte Corno e del Montecroce, parte dell'arco morenico che prosegue verso sud nel territorio di Lonato del Garda. La parte settentrionale del territorio comunale, a nord dell'autostrada, è urbanizzata e ospita la maggior parte della popolazione, mentre l'agro desenzanese a sud è costellato da piccoli nuclei abitativi sparsi tra le colline dolci tipiche dell'anfiteatro morenico del Garda.