北京西部和北部是连绵起伏、重峦叠嶂的太行山余脉山地，地势西北高，东南低，中间是由永定河、温榆河、潮白河等大小河流的洪冲积扇拼连而成的北京小平原。这平原地带曾是大约 7000—5000 年以前的永定河古道流经地， 构成地下水溢出带，地下水丰沛；这种西北高、东南低的地形，使来自东南的潮湿空气在山前受阻，形成降雨；而西山一带多石灰岩，溶洞较多，透水性强，容易形成山泉。玉泉山系西山东麓支脉，这里正是永定河冲积洪积扇的山前溢出带，地下水间断露出，在玉泉山周围，泉流密布， 众多泉源涌出，总名曰“玉泉” ，从西部山区东来的水系称为玉泉水系。

玉泉水系发源于玉泉山麓诸泉，位于卧佛寺西北的樱桃沟内的樱桃沟泉( 又名“水源头” )， 是整个西山泉水的源头。香山静宜园内也分布着许多名泉，如玉乳泉、 卓锡泉和双清泉等。西山脚下自北向南有冷泉、黑龙潭泉、温泉、白家疃簸箕水；阳台山、妙峰山、凤凰岭一带的泉流更是众多，比较有名的如：大觉寺的灵泉、金山寺的金山泉、香水院的七王坟泉、龙泉寺近内的龙泉……辽代金章宗依风景秀丽、泉流喷涌的西山建立了著名的八大水院。玉泉山一带泉水有名称者30余处，其中著名的有8处，均系裂隙泉。

玉泉山的泉水和香山的泉水以及西山诸泉是相通的。由于玉泉山一带地势较低洼，使得樱桃沟和香山及西山的泉水顺势汇集到这里，或者诸泉流经地下后，又从玉泉山喷涌而出，汇集于玉泉，玉泉山水又流入西湖。

玉泉山的水最为盛名，水又源自名泉而著称。金章宗在玉泉山建芙蓉殿行宫，为八大水院之“泉水院”，并把“玉泉”纳入燕京八景之一，定名“玉泉垂虹”。清在玉泉山建静明园，乾隆帝认为泉水是从石缝中喷跃而出，雪涌涛翻，很象济南的“趵突泉”，遂将“玉泉垂虹”改为“玉泉趵突”。 乾隆为验证玉泉水质，特命内务府官员用银斗秤量天下名泉，结果玉泉水最轻，乾隆将玉泉山玉泉列为第一，手书“天下第一泉”，御制《玉泉山天下第一泉记》石碑并立于泉旁。

北京西山以玉泉为代表的，为数众多的泉流，是西山风景区和寺庙的“灵魂”，也是金元明清时代北京城的生命之源。丰沛的水源为京都供水、漕运、灌溉，对经济、园林，环境起了巨大作用。