Der Grunewaldsee liegt im Westen des Bezirks Charlottenburg-Wilmersdorf von Berlin, am Rande des Grunewalds. Der See mit einer Fläche von etwa 175.000 m² gehört zur Glazialen Rinne der Grunewaldseenkette. Im Norden schließen sich das Naturschutzgebiet Hundekehlefenn und der Hundekehlesee an, nach Südwesten folgen in der Seenkette die beiden Naturschutzgebiete Langes Luch und Riemeisterfenn und danach die Krumme Lanke.