桃城区位于河北省东南部，是衡水市的政治、经济、文化中心。1996年7月，随着衡水地区撤销、地级衡水市设立，原县级衡水市改设为桃城区。全区面积为591平方公里。

桃城区属温带大陆性季风气候区，为温暖半干旱型。气候特点是四季分明，冷暖干湿差异较大。夏季受太平洋副高边缘的偏南气流影响，潮湿闷热，降水集中；冬季受西北季风影响，气候干冷，雨雪稀少；春季干旱少雨多风增温快；秋季多秋高气爽天气，有时有连阴雨天气发生。年平均年日照时数为2642.8小时，年蒸发量在1295.7至2621.4毫米之间，年平均降水量为496.4毫米。全年偏南风为主，平均风速为3.0米/秒，年平均气温为12.7℃。

桃城区为河北冲积平原的一部分，是古黄河、古漳河、古滹沱河、滏阳河冲积洪积区。北、西部属滏阳河流域，东南部属黑龙港流域。境内地势较平坦，由西南向东北略有倾斜，高程在22.4到26.4米左右，高差4米上下，地面坡降一般在八千分之一到万分之一。受历史上古河道经常改道及洪水泛滥、冲刷淤积的影响，境内分布着浅平封闭洼地，如千顷洼、呼家洼、胡堂洼等，也有诸多高地，面积从几亩到几十亩不等。

截至2021年10月，桃城区下辖4个街道、3个镇、1个乡。2023年，常住人口60.8万人，户籍人口61.6万人。根据第七次全国人口普查结果，桃城区人口数量位列衡水市各县市区首位，在河北省各县市区中排第28位。

桃城区历史悠久，前身为县级衡水市，由衡水县演变而来。西汉时为桃县地，东汉时曾设桃城驿。隋朝开皇十六年（596年）始置衡水县，以后历代归属屡有变更而境域大体没变。新中国成立后，衡水县先后属衡水专区、石家庄专区。1982年1月，衡水镇从衡水县划出建立县级衡水市，1983年3月衡水县撤销并入衡水市，1996年7月改设桃城区。

近年来，桃城区获得多项荣誉。2020年12月，被授予第二届河北省文明城区称号，并获评全国第五批率先基本实现主要农作物生产全程机械化示范县、第四批河北省农产品质量安全县。2020年11月，上榜水利部第三批节水型社会建设达标县名单。2021年8月，上榜2021中国智慧教育百佳县市，位列第42。2023年3月，被确定为河北省第一批义务教育学校课后服务示范县。2025年3月，被确定为河北省“乡村著名行动”重点地区。