Située sur les côtes du golfe de Botnie au nord de la mer Baltique, la ville est connue comme le cinquième plus grand port de Suède. Parce que le golfe est gelé pendant les mois d'hiver, les navires voyagent avec des brise-glaces. Luleå a un climat froid. Les étés sont courts et frais, et les hivers sont longs et froids. La formation de couches de neige permanentes offre un climat légèrement plus doux grâce au Gulf Stream. La température la plus élevée observée dans la ville est d'environ 20 degrés en juillet tandis que la température la plus basse est de -13 degrés, observée en janvier.