大田区の前身は大森区と蒲田区であり、区の名称は前身の2区から1文字ずつ取られた（大森が由来のため、「太田区」は誤り）。区の政治・経済・鉄道交通は蒲田に一極集中している。住宅都市であると同時に臨海部は京浜工業地帯に含まれる工業都市でもあり、町工場が集積する日本を代表をする「中小企業の街」である。他にも区中心部の繁華街・歓楽街の蒲田や、臨海部の羽田空港や工場群、日本屈指の高級住宅街として知られている田園調布が区西部に位置しているなど多様な側面をみせる。
東側は東京湾を挟んで房総半島を望み、西側は川崎市中原区、幸区、南側は川崎市川崎区、北側は江東区、品川区、目黒区、世田谷区と境界を接する。 夜間人口は世田谷区の方が多いものの、都市構造が異なっており、東部の広大な埋立地と西部の丘陵部に挟まれた狭い区域での密度の濃い都市部となっている。
東京23区の中で都心から最も遠くに位置し、23区で唯一、都心15km圏に分類される（埼玉県川口市や千葉県市川市と同じ距離圏）。
ただし、区役所が所在する蒲田は多摩川を挟んで神奈川県川崎市と接する交通の要地で、東京都心と神奈川県を結ぶ鉄道（JR東海道線・京浜東北線や浅草線と相互乗り入れする京急本線・空港線など）の本数が多い。
区東部には羽田空港があり、大田区の面積の約3分の1を占め、空港の所在地の地名も「大田区羽田空港○丁目」となっている。羽田空港の拡張により世田谷区を上回り、23区最大の面積をもつ区になった。
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