北京在华北大平原的北端，三面重山环绕，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。因为其西部、北部和东北部三面群山连绵，如屏如壁，势若海湾，所以又叫做“北京湾”。

北京西山，泛指北京城以西的山地，属太行山北端支脉。广义的北京西山包括房山区西部、丰台区西部、门头沟区、石景山区西北部、海淀区西北部及昌平区西南部的山地。狭义的北京西山是指距北京城较近的丰台区西部、门头沟区东部、石景山区西北部、海淀区西部的山地。大部分是低山丘陵，有少数是中山。地层主要是古生代和中生代的沉积岩，亦有中生代燕山运动形成的岩浆侵入体。北京西山人类活动历史悠久，房山区周口店龙骨山是六七十万年前“北京人”、10万年前“新洞人”和2万年前“山顶洞人”的故乡。门头沟东胡林是新石器时代早期“东胡林人”的故乡。自晋代以来直至明清，佛门僧徒不断地在这里修寺建刹，佛教文化极其昌盛，潭柘寺、戒台寺、云居寺、碧云寺、卧佛寺等都是名扬海内外的古刹。北京西山连绵起伏，重峦叠嶂，泉水喷涌，自金代金章宗在辟西山八大水院始，历代皇家在西山或山麓地带辟建离宫别墅，清代建成了香山静宜园、玉泉山静明园、万寿山清漪园等大型皇家园林。北京西山富于古迹，历史文化积淀极其丰厚辉煌。流出西山的永定河是北京的母亲河，与西山诸泉汇聚而成的玉泉水曾是北京城的主要水源。优越的地理位置和秀丽的自然风光，以“玉泉垂虹” 和“西山晴雪”最为盛名，是著名的燕京八景之一。