Витоша се намира между Стара планина и Рило-Родопския масив и е част от Средногорието. Тя е единствената куполообразна планина в България и основното и било се откроява добре от останалите планински масиви. То върви по върховете Черни връх, Резньовете, Скопарник и Острица, в посока северозапад-югоизток.
Планината е част от Завалско-Планската планинска редица на Средногорието, като границите ѝ са следните:
на север и североизток – Софийската котловина
на запад – Пернишката котловина
на юг – северозападната част (Палакария) на Самоковската котловина
на северозапад – Владайската седловина (860 m) я свързва планината Люлин
на изток – седловината Ярема (1290 m) я свързва с планината Плана, а Панчаревският пролом на река Искър я отделя от Лозенска планина (част от Ихтиманска Средна гора)
на югозапад – седловината Бука преслап я свързва с планината Верила.
