北京の地形は北西に高く

南東に低く、北部、西部を山地で囲まれ、渤海（ぼっかい／ポーハイ）に向かって平原が広がる。

西部の山地は太行（たいこう／タイハン）山脈の一支脈である西山（せいざん／シーシャン）で、北部は燕山（えんざん／イエンシャン）山脈に属する軍都山（ぐんとさん／チュントゥーシャン）である。

ともに標高400～1500メートル程度の山地で、まれに2000メートルを超える山もみられる。

北京の河川は、海河（かいが／ハイホー）の支流で北西から南東に流れる永定河（えいていが／ヨンティンホー）と南流する潮白河（ちょうはくが／チャオパイホー）の2河川が重要で、旧北京城は両河の間、永定河の沖積扇状地上につくられている。

気候は、冬は寒冷で乾燥し、夏は暑熱で多雨となる。

1月の平均気温は零下4.6℃、7月の平均気温は25.9℃、年降水量は645.2ミリメートルで、降水の大部分は夏に集中する。