Duvenstedt liegt an der Landesgrenze zu Schleswig-Holstein und ist etwa 20 Kilometer von der Hamburger Innenstadt entfernt.

Der Stadtteil zeichnet sich durch seine naturnahe Lage mit zahlreichen Wäldern, Wiesen und Naturschutzgebieten aus und gilt als einer der grünsten und ruhigsten Wohnstandorte Hamburgs. Die Verkehrsanbindung erfolgt hauptsächlich über den Duvenstedter Damm und die Poppenbütteler Chaussee, die eine Verbindung zu den benachbarten Stadtteilen sowie zur Hamburger Innenstadt herstellen. Mit dem Auto sind die Bundesautobahnen A7 und A1 über das übergeordnete Straßennetz gut erreichbar. Der öffentliche Personennahverkehr wird durch mehrere Buslinien gewährleistet, die unter anderem den S-Bahnhof Poppenbüttel anbinden. Insgesamt verbindet Duvenstedt die Vorteile einer ruhigen, naturnahen Wohnlage mit einer guten Erreichbarkeit des Hamburger Stadtgebiets und der Metropolregion.