北京平原的海拔高度在20~60米,山地一般海拔1000~1500米。北京西部为西山属太行山脉;北部和东北部为军都山属燕山山脉。最高的山峰为京西门头沟区的东灵山,海拔2303米。最低的地面为通州区东南边界。两山在南口关沟相交,形成一个向东南展开的半圆形大山弯,人们称之为“北京弯”,它所围绕的小平原即为北京小平原。诚如古人所言:“幽州之地,左环沧海,右拥太行,北枕居庸,南襟河济,诚天府之国”。北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,春、秋短促。全年无霜期180~200天,西部山区较短。2007年平均降雨量483.9毫米,为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀,全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月,7、8月有大雨。北京太阳辐射量全年平均为112~136千卡/厘米。两个高值区分别分布在延庆盆地及密云县西北部至怀柔东部一带,年辐射量均在135千卡/厘米以上;低值区位于房山区的霞云岭附近,年辐射量为112千卡/厘米。北京年平均日照时数在2000~2800小时之间。最大值在延庆县和古北口,为2800小时以上,最小值分布在霞云岭,日照为2063小时。夏季正当雨季,日照时数减少,月日照在230小时左右;秋季日照时数虽没有春季多,但比夏季要多,月日照230~245小时;冬季是一年中日照时数最少季节,月日照不足200小时,一般在170~190小时。北京天然河道自西向东贯穿五大水系:拒马河水系、永定河水系、北运河水系、潮白河水系和蓟运河水系。多由西北部山地发源,向东南蜿蜒流经平原地区,最后分别在海河汇入渤海(蓟运河除外)。北京没有天然湖泊。北京市有水库85座,其中大型水库有密云水库、官厅水库、怀柔水库、海子水库。北京市地下水多年平均补给量约为29.21亿立方米,平均年可开采量约24~25亿立方米。一次性天然水资源年平均总量为55.21亿立方米。2013年北京市总用水量35.3亿立方米,比2012年增长1.4%。其中,生活用水14.5亿立方米,增长4.3%;工业用水5.6亿立方米,下降3.4%;农业用水12亿立方米,下降3.2%。北京市地带性植被类型是暖温带落叶阔叶林并间有温性针叶林的分布。大部分平原地区已成为农田和城镇,只在河岸两旁局部洼地发育着以芦苇、香蒲、慈菇等为主的洼生植被,但多数洼地已被开辟为鱼塘,在搁荒地及田埂、路旁多杂草;湖泊,水塘中发育着沉水和浮叶的水生植被。海拔800米以下的低山带表性的植被类型是栓皮栎林、栎林、油松林和侧柏林。海拔800米以上的中山,森林覆盖率增大,其下部以辽东栎林为主,海拔1000米至1800~2000米,桦树增多,在森林群落破坏严重的地段,为二色胡枝子、榛属、绣线菊属占优势的灌丛。海拔1800~1900米以上的山顶生长着山地杂类草草甸。