Peine ligger ved floden Fuhse mellem de to største bycentrer i Niedersachsen, Delstatshovedstaden Hannover ligger 40 kilometer mod vest, og 25 kilometer mod øst ligger Braunschweig. Andre større byer i nærheden er Hildesheim, Salzgitter, Gifhorn, Wolfsburg og Celle.
Denne interessante beliggenhed har siden sin grundlæggelse gjort Peine attraktiv for de omgivende byers herskere, og har involveret byen i talrige stridigheder. Peine ligger i et gestlandskab mellem Hannover og Braunschweig, den såkaldte Burgdorf-Peiner Geest.
Byen har et areal på 119,51 km² og en befolkningstæthed på 405 indb./km². Den ligger omkring 70 moh.
Til byen Peine hører 14 bydele og landsbyer: Berkum, Dungelbeck, Duttenstedt, Eixe, Essinghausen, Handorf, Röhrse, Rosenthal, Schmedenstedt, Schwicheldt, Stederdorf, Vöhrum / Landwehr, Wendesse og Woltorf. I disse bor omkring 24.600 mennesker. I selve hovedbyen bor 24.500 mennesker. Den består af følgende ni bydele (Statistischen Bezirken)[1]: