地处太行山脉、燕山山脉与华北大平原的交接地带。
西、北、东北面为连绵不断的群山所环绕，东南面为开阔的平原。西部山地统称西山，属太行山脉，北部山地统称军都山，属燕山山脉，两条山脉在关沟附近交汇。东北部平谷县境的造山为燕山的西缘，与军都山交会于潮白河谷。西、北、东北面连绵不断的诸山岭形成一个向东南展开的半圆形大山湾，人称“北京湾”；
它所围绕的平原即北京小平原，属于华北大平原的东北缘。主要河流有海河水系的永定河、潮白河、温榆河—一北运河、拒马河和蓟运河水系的洵河。
多系过境河流，干流多是北西一南东流向。一般落差较大，侵蚀强烈，切割深度大多在几百米以上。
北京地势总的特征是西北高，东南低。山区面积为10418平方公里，约占全市总面积的62％，最高峰为位于西境的东灵山，海拔高度2303米。
平原系由各大河出山口后形成的一系列冲积洪积扇联合堆积而成，最低处在通县东南边界，海拔高度不足10米。
平原地区面积6048平方公里，占全市总面积的38％。其中以永定河和潮白河的冲积平原为主，约占整个平原面积的70％以上。
山地与平原之间大都受断层控制，差异性升降显著，过渡急剧，山边线平直清晰。市境最大高差2293米。