Sierra Madre se encuentra ubicada en las coordenadas 34°9′53″N 118°3′3″O / 34.16472, -118.05083.

Según la Oficina del Censo, la ciudad tiene un área total de 7,79 km² (3 mi²), de la cual 7,78 km² (3 mi²) es tierra y 0,1 km² (0 mi²) (0.18%) es agua.

Según la Oficina del Censo en 2000 los ingresos medios por hogar en la localidad eran de $65,900, y los ingresos medios por familia eran $79,588.

Los hombres tenían unos ingresos medios de $61,635 frente a los $42,527 para las mujeres.

La renta per cápita para la localidad era de $41,104.