Marckolsheim se trouve au cœur du Grand Ried, vaste zone faite de prairies humides délimitées par des bosquets, des haies et des massifs forestiers.
Le Rhin constitue la limite Est du territoire communal. A l’Ouest de la commune coule le canal du Rhône au Rhin. La rivière Ischert prend sa source à Artzenheim et alimente, grâce à une dérivation, l’ancien fossé d’enceinte (Stadtgraben) qui entoure complètement la partie centrale du bourg.