Thalkirchen liegt westlich der Isar in der Isarniederung und bildet einen der südlichen Stadtteile Münchens. Im Norden grenzt er an Sendling, im Westen an Obersendling und Solln. Der Stadtteil erstreckt sich im Süden bis nach Hinterbrühl und bis zur Prinz-Ludwigs-Höhe. Thalkirchen ist durch die U-3 Richtung Fürstenried an das öffentliche Verkehrsnetz angebunden.