Nordstemmen ligger ved sydenden af den Nordtyske Slette ved de nordvestlige udløbere af Hildesheimer Wald omkring 1 km øst for floden Hallers udmunding i Leine. Kommunen Nordstemmen grænser (med uret fra nordøst) til Sarstedt, Giesen, Hildesheim, Gronau og Elze (alle i Landkreis Hildesheim), samt til Springe og Pattensen (begge i Region Hannover).