Sondrio leży nad rzeką Addą, w dolnej Valtellinie, rozciągającej się mniej więcej równoleżnikowo na wschód od rejonu północnego krańca Jeziora Como, na wysokości 360 m n.p.m. Po północnej stronie doliny leży, licząc od zachodu, pasmo Alp Retyckich znane jako Monti della Val Bregaglia / Bergeller Berge z najwyższym szczytem Monte Disgrazia (3678 m), a dalej grupa Bernina (Berninagruppe) z najwyższym szczytem Piz Bernina (4049 m), nawyższym szczytem Alp Retyckich i całych Alp Wschodnich; pasma te oddziela przełęcz Murettopass / Passo del Muretto (2566 m), umożliwiająca przejście z Valtelliny, doliną Valmalenco , przez miejscowość Chiesa in Valmalenco , znany całoroczny ośrodek turystyczny, do szwajcarskiego odcinka doliny Val Bregaglia . Po stronie południowej Valtelliny leżą Alpy Bergamskie (znane też jako Alpi Orobie), z najwyższym szczytem Pizzo Coca .
Do najważniejszych placów Sondrio należą Piazza Garibaldi i Piazza Campello ; w rejonie tego drugiego stoi kolegiata świętych Gerwazego i Protazego (Santi Gervasio e Protasio), pierwotnie romańska, wzniesiona w XII wieku, przebudowana w stylu neoklasycystycznym w pierwszej połowie XIX wieku, Palazzo Pretorio , dawna siedziba władz Gryzonii w regionie, oraz Torre Ligariana , niegdyś dzwonnica kolegiaty. W Palazzo Sassi mieści się dziś muzeum regionalne (Museo Valtellinese di Storia ed Arte), a w dominującym nad Sondrio, wznoszącym się przy dawnej drodze wiodącej do doliny Valmalenco zamku Castel Masegra , należącym niegdyś do potężnej pochodzącej z Gryzonii rodziny Salis, muzeum historyczne (Museo Storica Castello Masegra) poświęcone dominacji Gryzonii w Valtelinie w latach 1512-1797. Markerem oznaczony jest potok Mallero, płynący doliną Valmalenco dopływ Addy.