主校区
斯坦福大学面积达8,180-英亩（3,310-公顷）的校园位于旧金山半岛。这在圣克拉拉谷（硅谷）西北部、旧金山中心东南边约37英里（60千米）及圣荷西西北边约20英里（32千米）处。大学本部接近帕罗奥图，由斯坦福大街及沙山路分隔。除主校区外，大学资产亦遍布其他一些外围地方。大学位于非建制地区圣塔克拉拉县的本部为人口普查指定的区域。不过，某些大学资产（包括斯坦福购物中心及斯坦福研究园区）则在帕罗奥图区内。另外，同为非建制区的圣马刁郡（这里包括SLAC国家加速器及碧玉岭生物保护区）、门洛派克、伍德赛德及波托拉谷的大部分地方亦为斯坦福大学的土地。美国邮政署给予大学两个邮区编号：94305（用于校园邮件）及94309（邮政信箱）。大学隶属650编码区域。
斯坦福曾于2011年9月获《旅游+消闲》杂志评为国内环境最优美的大学之一，并获MSN列为全球其中一所最美丽的大学。物理学家维尔纳·海森堡曾被问到是否清楚斯坦福大学的地理位置。他回答说：“我知道是在美国西海岸，离旧金山不远。附近还有一所大学，他们互相抢“斧子”。”最后一句其实是指伯克利与斯坦福的体育荣誉之争（每年胜利的一方有权持有“斯坦福之斧”锦标）。
非主校区
斯坦福大学现计划开创或已经拥有数个非主校区地点。
与主校园同时建基于成立经费的地区包括：
碧玉岭生物保护区：位于主校区南边，占地1,200-英亩（490-公顷）。为校方资产，供野生生物学家进行考察与研究。
SLAC国家加速器实验室：原本属于斯坦福，现在交由大学能源部负责运作。它包括世上最长的线性粒子加速器，该长达2英里（3.2千米）的加速器坐落于426英亩（172公顷）的土地上。
高尔夫球场及季节性湖泊：斯坦福同时拥有自己的高尔夫球场，另有一个季节性湖泊——拉根尼塔湖（Lake Lagunita）。该湖泊为数量属易危的加州虎鲵的居所。不过，拉根尼塔湖现时常干涸，惟校方尚未计划以人工方式注水。
非建基于成立经费的地区则有：
霍普金斯海洋研究站：位于加州太平洋丛林，为海洋生物学研究站。从1892年开始就由大学管理。
海外交流区：与一般的学生交流计划不同，斯坦福在外的交流区覆盖面积甚广，从北京到开普敦。另外，几乎每处地点都有斯坦福的老师（专任任教）及学生。
正在计划的地点囊括：
红木城：大学于2005年在中点科技园（Mipoint Technology Park）购入一小片面积为35-英亩（14-公顷）的土地，打算在此建立部分教学办公室。惟有关发展项目尚在计划草议。中国：斯坦福校方正与北京大学合作，准备在中国建立一处供研究员及学生工作及交流的小型校区。
已放弃的发展计划：
纽约应用科学园：2011年校方亦曾投标纽约市应用科学园的建设，可惜在年末放弃了此计划。
