Bukoba ligger på Viktoriasjöns västra strand, en longitud söder om ekvatorn. Efter Mwanza är Bukoba Tanzanias största stad vid Victoriasjön. Den är huvudort i Kageraregionen. 

Bukoba utgör ett av åtta distrikt i regionen. Bukoba kan dels syfta på storstadsdistriktet  dels  på en större och mer lantlig region omkring. De brukar ofta separeras som "Bukoba Urban/Municipal" och "Bukoba Rural/District",  som i folkräkningen 2012. Den här artikeln syftar på storstadsområdet Bukoba. 2012 hade detta område 128 796 invånare invånare, av vilka 62 521 var män och 66 275 var kvinnor. I genomsnitt bodde 3,9 invånare i varje hushåll. Bukoba stad delas i sin tur in i fjorton shehia eller valdistrikt. Distriktet har en yta av 90,64 km². En stor del av befolkningen tillhör hayafolket, som talar kihaya.

Staden är kompakt och platt och omgiven av berg. Det finns en flygplats i staden, Bukoba Airport. I staden finns även en busstation med regelbundna avgångar till bland annat Mwanza och Kigoma samt Kampala i Uganda.