La imagen del cosmos (del universo) que tenían los hombres de la Edad Media no se basaba en un modelo autónomo en el que la descripción física está separada de una interpretación de metafísica o teológica. Dante toma de la cultura de su tiempo la concepción geocéntrica (la Tierra es el centro) del universo, es decir, la cosmología aristotélico-ptolemaico, que será considerada válida hasta Copérnico y Galileo. El sistema cosmológico de la Divina Comedia se basa por tanto en el modelo del astrónomo y geógrafo egipcio Ptolomeo (siglo II d.C.), según el cual la Tierra es el centro del universo y siete planetas (entre ellos la Luna y el Sol) giran a su alrededor. Este modelo había sido relacionado con la física y la metafísica de Aristóteles (filósofo griego del siglo IV aC.), y se acomodó a la visión cristiana del mundo de Santo Tomás de Aquino (teólogo del siglo XIII.).
La Tierra está rodeada por diez cielos concéntricos, de los cuales el exterior (Empíreo) permanece inmóvil, porque en él se halla Dios, y los nueve restantes giran cada uno según su propio movimiento. De estos nueve cielos, siete contienen los planetas (Luna, Mercurio, Venus, Sol, Marte, Júpiter, Saturno), uno contiene las estrellas fijas y el último (primer cielo con móvil ) es el origen del movimiento universal.
La Tierra está dividida en dos hemisferios, el de las tierras emergidaa (habitado por los hombres. Aquí, bajo tierra, se sitúa el Infierno) y el de las aguas (deshabitado. Aquí, en el medio del océano, en una isla, se alza la montaña del Purgatorio y la del Paraíso Terrenal). El hemisferio de las tierras emergidas está limitado por el Ganges, al este, y las Columnas de Hércules (el Estrecho de Gibraltar) al oeste. En el centro está Jerusalén. Debajo de Jerusalén se halla el infierno, que tiene la forma de un cono invertido, un embudo circular gigante, que se estrecha gradualmente y cuyos grandes escalones son los nueve círculos del infierno.
En el purgatorio las almas de los hombres sufren castigos temporales que los purifican. La cumbre de este monte altísimo es el paraíso terrenal, el hogar de los primeros seres humanos: se trata de un hermoso bosque en cuyo centro se encuentra el árbol de la ciencia del bien y del mal. El Purgatorio tiene la forma de una escalera circular que se eleva hasta siete rellanos, cada vez más estrechos.
En el Paraíso, el verdadero hogar de los bienaventurados, es decir, el Empíreo, es el décimo de los cielos que giran alrededor de la Tierra. Aquí los beatos se sientan contemplando eternamnete a Dios. Sin embargo, Dante, en su viaje, tiene la capacidad especial de encontrar las ánimas benditas en los cielos inferiores del cosmos, dispuestas en el cielo (la Luna, Mercurio, Venus, etc.) del astro que más influyó en sus vidas. En el Empíreo, Dante finalmente alcanxa la meta final de su viaje, la visión de Dios.