Le territoire de Aarau s’étend sur 12,33 km. Lors du bilan de 2013-2018, les surfaces d’habitations et d’infrastructures représentaient 49,7 % de sa superficie, les surfaces agricoles 11,1 %, les surfaces boisées 32,7 % et les surfaces improductives 7,3 %.
La ville est située sur la rive droite de l’Aar, au pied sud de la section nord de la chaîne du Jura. Sa frontière urbaine à l’ouest est adossée au canton de Soleure.
L’évolution du nombre d’habitants est connue à travers les enquêtes de la population effectués chaque décennie dans la commune entre 1850 et 1999. À partir de 2010, les populations des communes sont publiées annuellement par l’Office fédéral de la statistique (OFS). Le recensement repose désormais sur les registres des habitants des communes et des cantons, les registres fédéraux de personnes et le registre fédéral des bâtiments et des logements. Ceux-ci sont complétés par des sondages.
La commune compte 22 712 habitants au 31 décembre 2022 pour une densité de population de 1 840 hab/km. Sur la période 2012-2021, sa population a augmenté de 11,9 % (canton : 12,3 % ; Suisse : 9,5 %). Au 30 décembre 2022, l’agglomération d’Aarau compte 82 804 habitants.