Cheliábinsk se encuentra situada en la vertiente oriental del Ural, 210 kilómetros al sur de Ekaterimburgo y a 200 m. sobre el nivel del mar. Por la ciudad transcurre el río Miass, estando ésta además bañada por las aguas de un embalse y tres lagos. El clima es continental, estando la ciudad localizada en la transición entre las regiones del Ural y de Siberia.
Cheliábinsk es una ciudad de la Federación Rusa, capital de la óblast de Cheliábinsk. La población de la ciudad es de 1.095.000 habitantes, lo que la sitúa como la novena ciudad mayor de Rusia. La aglomeración urbana alcanza los 1.330.000 habitantes.