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Peñalolén se localiza al oriente de la provincia de Santiago, en la Región Metropolitana. Su territorio limita con cinco comunas: La Reina al norte, con La Florida al sur, al oriente con Las Condes, mientras que al poniente con Ñuñoa y Macul.

Su ubicación geográfica le imprime en la comuna una funcionalidad urbana particular de características residenciales. Gracias a la vialidad estructurante, la comuna presenta una alta interacción espacial de flujos pendulares con el centro urbano y con el resto de las comunas de la ciudad, principalmente con aquellas situadas en el sector oriente.