Каменный остров расположен в северной части дельты Невы. Его площадь 106 га, по административному делению он входит в Петроградский район Санкт-Петербурга.

Река Большая Невка – правый рукав Невы длиной 7,9 км – с севера отделяет остров от районов города, называемых Старой и Новой Деревней. Мелкими водотоками Большой Невки являются Малая Невка (длина ее 4,9 км), с южной стороны отделяющая Каменный остров от Петроградского и Аптекарского островов; Средняя Невка (2,6 км), на северо-западе разделяющая Каменный и Елагин острова, и речка Крестовка (0,7 км), которая с юго-западной стороны отделяет Крестовский остров от Каменного. Все мелкие водотоки соединены между собой каналами и образуют единую водную систему Каменного, Елагина и Петровского островов.

С Петроградской стороной Каменный остров соединен Каменноостровским мостом, а с северной, материковой частью города – Ушаковским. Оба моста построены в начале 1950-х гг. по проектам инженеров В.В. Демченко и Б.Б. Левина, архитекторов П.А. Арешева и В.С. Васильковского; современные стальные и железобетонные конструкции мостов скрыты под тяжеловесным парадно-монументальном декором «сталинского псевдоклассицизма» с навязчивым изобилием обелисков, колонн, рельефов, макетов орденов и прочей советской символики.