С точки зрения административно-территориального устройства области находится в границах административно-территориальной единицы Белоярский район, с точки зрения муниципального устройства образует отдельное муниципальное образование городской округ Верхнее Дуброво как единственный населённый пункт в его составе.
Верхнее Дуброво находится к востоку от областного города Екатеринбурга и к западу от районного посёлка Белоярского. В южной части Верхнего Дуброва проходит железнодорожная ветка Екатеринбург — Тюмень. В границах посёлка на ветке расположены станция Косулино и остановочный пункт Верхнее Дуброво.
Южнее Верхнего Дуброва проходит автодорога Екатеринбург — Тюмень, часть строящейся магистрали М12 «Восток». К магистрали ведёт подъездная автодорога. Через железную дорогу сооружён мост-путепровод.
Средняя и южная части Верхнего Дуброва представлены малоэтажной жилой застройкой. На юго-западе посёлка находятся небольшая промышленная зона, железнодорожная станция и автостанция. Западная часть застроена в основном многоэтажными домами, здесь же сосредоточены основные объекты инфраструктуры: магазины, почтовое отделение № 624053, отделение Сбербанка, пожарная часть, детский сад и школа, дом культуры и аллея Славы.
Северо-восточная часть поселения занята малоэтажной жилой застройкой, чередующейся с территориями садоводческих товариществ. Здесь же расположены Старое и Новое кладбища. Север посёлка представляет собой редкую малоэтажную жилую застройку срели обширных по площади лесов. Северо-восток и восток Верхнего Дуброва пркдставляют собой новые жилые районы, как правило, коттеджной застройки, которые продолжают расширяться. Здесь же находятся несколько садоводческих товариществ и конный клуб «Дубрава».
Кроме самого посёлка городской округ Верхнее Дуброво включает также лесные массивы к северо-востоку от посёлка, значительно превышающие его площадь. На севере городского округа среди лесов есть множество глухих болот.