Η Αγία Βαρβάρα είναι αστική περιοχή και δήμος που βρίσκεται στον Δυτικό Τομέα Αθηνών της Περιφέρειας Αττικής, στους πρόποδες του όρους Αιγάλεω. Ο δήμος βρίσκεται στη δυτική Αθήνα και περικλείεται από τους Δήμους Κορυδαλλού, Αιγάλεω και Χαϊδαρίου. Η συνολική έκταση του δήμου είναι 2.233 στρέμματα εκ των οποίων τα 1.900 καταλαμβάνει ο οικισμός, τα 160 το πευκοδάσος του όρους Αιγάλεω και οι λοιπές εκτάσεις (νταμάρι) είναι 173 στρέμματα. Η απόσταση του δήμου από το κέντρο της Αθήνας είναι 7 χιλιόμετρα και 6,5 χιλιόμετρα από το λιμάνι του Πειραιά αντίστοιχα.