Καθίσταται προσβάσιμη οδικώς από την αρχαία μαραθώνια
διαδρομή (τη Λεωφόρο Μαραθώνος), καθώς επίσης από την Αττική Οδό και τον αυτοκινητόδρομο Σταυρού-Ραφήνος. Επιπλέον εξυπηρετείται από το διπλό σταθμό του Προαστιακού και του Μετρό "Παλλήνη και το λεωφορειοασταθμό της "Δουκίσσης Πλακεντίας
Το κέντρο της πόλης εντοπίζεται σε υψόμετρο 250 μέτρων, πέριξ της Λεωφόρου Μαραθώνος, στο ύψος του Ιερού Ναϊσκου Κοιμήσεως της Θεοτόκου. Βόρεια του ναϊσκου εντοπίζεται η κεντρική πλατεία με τον Ιερό Ναό Αγίου Τρίφωνος και τον Περιστερώνα και νότια το κεντρικό πάρκο πόλης (Πλατεία Ελευθερίας) με το Δημαρχείο. Η Παλλήνη διχοτομείται από το ομώνυμο ρέμα που πηγάζει από το Πεντελικό Όρος και δροσίζει το πράσινο της μεσογειακής πόλης.
Πνεύμονα πρασίνου αποτελεί ο δασόφυτος λόφος Λεβίδι στη δυτική είσοδο της πόλης και οι πράσινοι λοφίσκοι που εκτείνονται στα ανατολικά. Η εμπορική αξία εκτείνεται στην κεντρική λεωφόρο, ενώ η οδός Λεονταρίου οδηγεί στο δεύτερο μεγάλο οικισμό του Δήμου, την Κάντζα όπου διασώζεται το Ιερό της "επί Παλληνίδι Αθηνάς" και ο Μαρμάρινος Λέων, στα σύνορα με τα Γλυκά Νερά και τη Λεωφόρο Λαυρίου.
Άλλοι δύο γνωστοί οικισμοί, η Νέα Παλλήνη και το Πανόραμα έχουν οικοδομηθεί στους ανάγλυφους νότιους λοφίσκους του πεντελικού λίγο πριν το Ντράφι Πικερμίου. Επίσης, διασώζονται μέχρι και σήμερα μεγάλες αγροικίες που καλύπτουν εκτάσεις του Δήμου, όπως η Καισάρεια, η Μπαλάνα και ο Άγιος Αθανάσιος στα σύνορα με την Ανθούσα