Город областного значения[2], при этом в рамках Онежского муниципального района образует муниципальное образование Онежское со статусом городского поселения как единственный населённый пункт в составе последнего[3].
Город получил своё название по реке Онега, в устье которой он расположен. По наиболее распространённому мнению, название реки восходит к фин. eno-joki «большая река»: прасаам. *εno, кильд. jäänn, jān- «большая река», фин. eno «большая река, поток, фарватер», карел. eno «глубокое место, фарватер (в реке)»[4].
Онега расположена на северо-западе Европейской части России в Архангельской области в устье реки Онеги, в 7 км от Онежской губы Белого моря, напротив устья реки Поньги.
Большая часть города располагается на правом берегу реки Онеги (имеющей здесь ширину 800—1100 м), меньшая — на левом (посёлки Поньга и Легашевская запань). Город вытянут на 7 км вдоль реки, кроме отмеченных левобережных посёлков, в нём выделяются посёлки Лесозавод (ОЛДК), Шалга, Горный, Дальний. Часть города с преимущественно частной застройкой к востоку (выше по реке) от современного центра называется Верховьем; она имеет сохранившуюся с дореволюционных времён прямоугольную планировку, состоящую главным образом из трёх параллельных реке проспектов и пересекающих их улиц; именно Верховье является исторической Онегой (вместе с нынешней центральной частью, а также ныне недействующим левобережным лесозаводом в устье Поньги), большинство других частей города возникли или вошли в его состав после 1917 года.
Климат субарктический (Dfc по Кёппену), умеренно континентальный с частыми вторжениями циклонов и большим количеством осадков; характеризуется умеренно-тёплым летом (с июня по август) и умеренно-мягкой (для северных широт) зимой. Это обусловлено приморским положением и влиянием Атлантики.
Устойчивый снежный покров образуется в середине ноября и сохраняется до третьей декады апреля. Продолжительность его залегания в Онеге составляет 150—170 дней. Средняя высота снежного покрова от 20 см в декабре до 40—45 см в середине зимы, максимальных значений — 50—60 см — достигает в марте.