Der Ortsteil Altglienicke befindet sich nordwestlich des 52 Meter hohen Falkenbergs. Der Falkenberg und die 1962 eröffnete S-Bahnstrecke nach Schönefeld trennen Altglienicke nach Osten hin vom Ortsteil Bohnsdorf ab. Nach Norden bildet der Teltowkanal die Grenze zum Ortsteil Adlershof. Westlich schließt sich der Ortsteil Rudow an. Im Süden liegt hinter der Berliner Landesgrenze zu Brandenburg die Gemeinde Schönefeld.
Altglienicke ist durch mehrere S-Bahn-Linien an den öffentlichen Nahverkehr angeschlossen. So halten hier die Bahnen S45, S9 (an den Stationen: Altglienicke, Grünbergallee), sowie S8/85 und S46 (an der Station: Grünau).