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Zusammen mit Greifswald bildet Stralsund eines der vier Oberzentren Mecklenburg-Vorpommerns. In den regionalen Entwicklungsprogrammen für das Land und im Planungsverband Vorpommern ist eine enge Zusammenarbeit Stralsunds mit seinem Umlandraum und Greifswald vorgesehen. Beide Hansestädte hatten zusammen rund 118.000 Einwohner, die dazwischen gelegenen Amtsbereiche Miltzow und Landhagen sowie Grimmen hatten zusammen rund 27.000 Einwohner (2018).
Die für die Stadtregion relevanten nächstgelegenen Ballungsräume sind die Regiopole Rostock sowie die Metropolregionen von Stettin im Osten, Berlin im Südosten, Hamburg im Westen und Kopenhagen-Malmö im Norden.

Nach der Aufhebung des Festungscharakters der Altstadt von 1869 wurden die umliegenden Gegenden besiedelt.
Das Gebiet von Stralsund gliedert sich in folgende Stadtgebiete und Stadtteile:

Der Grundstein für das Wohngebiet Knieper West I wurde am 26. August 1964 gelegt. Es folgte dem Stadtteil Knieper Nord als zweites Plattenbaugebiet in der Stadt. Im Januar 1976 wurde mit der Errichtung des ersten Wohnblocks im Wohngebiet Knieper West III begonnen. Der vorerst letzte Wohnblock dort ist im Jahr 1981 errichtet worden; es folgten 1989 zwei „Würfelhäuser“ für altersgerechtes Wohnen.

Die Stadt besitzt zudem Ländereien in der näheren Umgebung sowie auf den Inseln Rügen, Hiddensee und Ummanz.

Viele der vormals kleineren Dörfer im Umkreis, wie Parow, Prohn, Wendorf (OT Neu Lüdershagen) oder Negast, sind nach 1990 durch Zuzug von Stralsundern oder in Stralsund Arbeitenden stark gewachsen.

In der näheren Umgebung Stralsunds befinden sich zudem die Städte Barth, Grimmen und Ribnitz-Damgarten, die Stadt Greifswald liegt gut 30 km südöstlich von Stralsund.

Der Jahresniederschlag liegt bei 656 mm und ist damit vergleichsweise niedrig; er fällt in das untere Drittel der in Deutschland erfassten Werte. Der trockenste Monat ist der Februar, die meisten Niederschläge fallen im Juli: In diesem Monat fallen 2,1 mal mehr Niederschläge als im Februar. Die Niederschläge variieren mäßig.

Die Stadt liegt am Strelasund, einer Meerenge der Ostsee. Die geographische Nähe zur Insel Rügen brachte Stralsund die Bezeichnung Tor zur Insel Rügen ein. Es gibt sowohl einen Damm mit Brücke zur Verbindung zwischen der Stadt und der Insel – den Rügendamm über die Insel Dänholm nach Altefähr – als auch eine Brücke, die Rügenbrücke; beide Verbindungen bilden die einzigen festen Strelasundquerungen. Stralsund liegt nahe dem Nationalpark Vorpommersche Boddenlandschaft mit seiner großen Artenvielfalt.

Zum Stadtgebiet Stralsunds gehören ein Stadtwald und drei Stadtteiche (Knieperteich, Frankenteich und Moorteich). Die drei Teiche und der Strelasund verliehen dem heute Altstadt genannten ursprünglichen Siedlungsgebiet und historischen Zentrum der Stadt eine geschützte Insellage.

Die höchste Erhebung der Stadt ist der Galgenberg am westlichen Ortseingang; an dieser Stelle steht seit 1912 die Klinikumskirche des Krankenhauses West.