延慶縣位于東經115°44'—116°34'，北緯40° 16'—40°47'，東與懷柔相鄰，南與昌平相聯(lián)，西面和北面與河北省懷來縣、赤城縣，是一個北東南三面環(huán)山，西臨官廳水庫的云霧繚繞中的延慶八達嶺長城小盆地，即延懷盆地，延慶位于盆地東部。全境平均海拔500米左右。海坨山為境內最高峰，海拔2241米，也是北京市第二高峰。

延慶屬大陸性季風氣候，屬溫帶與中溫帶、半干旱與半濕潤帶的過渡連帶。氣候冬冷夏涼，年平均氣溫8℃。最熱月份氣溫比承德低0.8℃，是著名的避暑勝地。