北京地處平原與山地交界地帶，地勢西北高，東南低。西北和東北部三面環山。西部山地稱西山屬太行山脈，由一系列東北-西南走向的平行山脈組成。北部、東部山地統稱軍都山屬燕山山脈，其山坡西緣分布有斷陷盆地 如延慶盆地、燕洛盆地、平谷盆地等山地面積約占全市總面積的62%，大部分海拔500-1500米。較高的山峰位於西北邊境，最高峰是東靈山，海拔2303米。北部山區山峰在500-1500米左右其中海坨山海拔2241米，為北京第二高峰。中部和東南部是平原和丘陵，屬華北大平原的一部分。平原面積約占全市總面積的38%，一般海拔20-60米。
市內有大小河流160多條主要有永定河潮白河北運河拒馬河和洵河均屬海河水系永定河是流經市區最大的河流其上游稱桑乾河源於山西管涔山，流出官廳水庫後稱永定河 穿過西部山區 在三家店入平原 向東南注入海河幹流長650千米，流經市內174千米。20世紀50年代在此河上修建了官廳水庫用於發電、防洪和向北京供水。潮白河上游的潮河白河源於河北省北部分別注入密雲水庫出水庫後分道南流至密雲城區而匯合為潮白河，建有京密引水渠，供首都工業和城市用水。北運河上游稱溫榆河源於昌平區境，至軍都山到通州以下稱北運河曾是明、清時的漕運航道。市區中部平原地區的清河通惠河涼水河鳳河等均注入此水系拒馬河主要流經市西南部，溝河流經平谷至河北寶坻入薊運河。在潮白河及其支流懷河上修建有密雲水庫、懷柔水庫等。其中 密雲水庫是華北地區最大的水庫和北京市主要水源
境內屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明春干多風 夏熱多雨 秋爽宜人，冬冷乾燥。年平均氣溫11.8C 1月平均氣溫-47℃7月平均氣溫26.1℃ 大部分地區全年無霜期180-200天。各地氣候有差異長城以北的延慶和懷柔北部山區氣溫低，平原和山前地帶氣溫較高 降水自東南向西北逐漸減少 年平均降水量637毫米。降雨多集中在6-8月約占全年降水量的80%。受地形影響，懷柔黑坨山前和房山、門頭溝山前地帶是兩個多雨中心到延慶盆地雨量則明顯減少
北京多山區 礦產等資源豐富 西山的京西煤田為全國著名的無煙煤田之一東北山區的密雲鐵礦是重要的鐵礦產地。西部、北部山區還蘊藏銅金、鉬、鉛鋅鉻等有色金屬和螢石 滑石石棉耐火粘土、石灰岩等非金屬礦以及花崗岩大理石等建築材料。北京地區還有豐富的地下水、礦泉水和地熱等資源植被分布依地區而異。在海拔1800-1900米的平緩山頂 山坡，草甸植被茂盛；在700-800米或以上的山坡，植被以落葉闊葉林和針闊混交林為主；在海拔800米以下的低山、丘陵及山前洪積台地 植被以油松、櫟類酸棗、荊條為主；在海拔350米以下的丘陵地，植被多為早生和半早生草灌叢。全市林木覆蓋率為49.5%，廣大山區盛產梨、桃、蘋果、柿子板栗、核桃等乾鮮水果。