Oberbilk liegt östlich von Bilk, der Friedrichstadt und der Stadtmitte. Nördlich schließt sich Flingern-Süd an. Im Osten grenzt der Stadtteil an Lierenfeld und Eller. Südlich von Oberbilk liegt Wersten. Der am dichtesten besiedelte nördliche Teil Oberbilks liegt östlich des Düsseldorfer Hauptbahnhofes inmitten eines großen Gleisdreiecks. Südlich schließen sich der Volksgarten, der Stoffeler Friedhof, der Südpark, der zum Teil schon zu Wersten gehört, an. Im dicht besiedelten Norden des Stadtteils gibt es drei Grundschulen und eine Hauptschule. Hier liegt auch das Lessing-Gymnasium und -Berufskolleg, dessen Einzugsgebiet in die östlich und südlich von Oberbilk liegenden Stadtteile reicht. An der Siegburger Straße im Süden Oberbilks liegen in unmittelbarer Nachbarschaft die Benzenberg-Realschule, die Joseph-Beuys-Gesamtschule und die Elly-Heuss-Knapp-Schule (Berufskolleg). Verkehrsgünstig am östlichen Vorplatz des Hauptbahnhofs – dem Bertha-von-Suttner-Platz – befindet sich das Weiterbildungszentrum (WBZ). Unter einem gemeinsamen Dach bieten hier ihre Dienste an: Zentralbibliothek der Stadtbüchereien, Volkshochschule, Bildungsberatung, Competence Center Begabtenförderung Düsseldorf (CCB) und LVR-Zentrum für Medien und Bildung. 2008 hat sich das Design Department Düsseldorf (Akademie für Mode und Kommunikation) an der Mindener Straße niedergelassen.