位置境域 门头沟区位于北京城区正西偏南，东经115°25'00"至116°10'07"，北纬39°48'34"至40°10'37"之间。东西长约62公里，南北宽约34公里，总面积1455平方公里。山地面积占98.5%,是北京市唯一的纯山区，其东部与海淀区、石景山区为邻，南部与房山区、丰台区相连，西部与河北省琢鹿县、涞水县交界，北部与昌平区、河北省怀来县接壤。 地貌 门头沟区地处华北平原向蒙古高原过渡地带，地势西北高，东南低。门头沟区地层主要由震旦亚界的蓟县系和青白口系，下古生界的寒武系、石炭系、二迭系，上古生界的侏罗系和第四纪的马栏组、百花山冰期堆积所构成。地形骨架形成于中生代的燕山运动。 属太行山余脉，地势险要“东望都邑，西走塞上而通大漠”，自古为兵家必争之地。 境内总面积的98.5%为山地，平原面积仅占1.5%，其中海拔高度大于800米的中山占山地面积的一半。北部中山面积最大，占门头沟区中山面积的2/3以上，平均海拔在1400米以上，其中有名的有灵山（2303米），有“京都第一峰”之称，黄草梁（1735米）。南部中山平均海拔1000米，其中有名的有百花山（1991米）。东南部中山面积小，平均海拔850米，有名的是九龙山（858米）。东北部的中山以妙峰山最负盛名，海拔1291米。整个中山普遍存在三级夷平面；一级夷平面海拔2000米左右，有灵山、百花山、白草畔（2035米），顶部平缓；第二级夷平面海拔1400—1600米，有黄草粱、南山鞍一线，老龙窝、庙安岭、髫髻山一线，呈平坦梁状中山分水岭脊；第三级夷平面海拔1000—1200米，构成较低一级平台，向东北渐变为分水岭，高度降至800—900米，如柏峪西、梁家山、妙峰山、张家山、九龙山。 低山为海拔小于800米的山地，面积与中山相当。河谷台地主要分布于永定河及其支流清水河河谷两侧，但不连续。永定河洪积冲积平原面积很水，分布于本区东南三家店至卧龙岗一带。永定镇的上岸南边海拔只有73米，而成为门头沟区最低处。由上可见区内地形起伏，高差很大（相对高差2230米)。清水河和永定河成“入”字形贯穿门头沟区的大部分。多山，是门头沟区的一个显著自然特点。门头沟区总面积1455平方公里，山区占去了98.5%。 水文 其中属海河水系的永定河流域面积最大，为1368．03平方公里；属大清河水系的白沟河流域的面积次之，为73．2平方公里；属北运河水系的流域面积最小，仅为13．82平方公里。永定河是门头沟区最大的过境河流，河道长100余公里，主要支流有刘家峪沟、湫河、清水河、下马岭沟、清水涧、苇甸沟、樱桃沟、门头沟等，大小支流共300余条。由于受上游降水不均匀的影响，其流量极不稳定。境内流域范围坡度陡，河道坡降大，入境处海拔373米，出境处为73米，河道坡降为2．99%，固水流湍急。加之上游流经黄土地区，河水含沙量较多，平原地区的河道不断发生淤积，迁徙不定，故史有“洋河”“小黄河”“无定河”之称。直至50年代修筑了官厅水库后，才改变永定河的水文特征。清水河是永定河官厅山峡最大支流，为境内第二大河。上游有两支，北支发源于灵山，南支发源于百花山，两支于塔河口汇合，始称清水河。其流向自西而东，河道全长28公里。大清河水系的白沟河境内流程较短，出境后入房山区界。北运河水系，境内有两部分，一在雁翅镇泅家水、白瀑寺一带，出境入昌平区界；一在军庄镇北四村，出境入海淀区界。 境内地下水可分为4个区：一是田庄一雁翅一青白口一石河村一线以北地区，以灰岩岩溶裂隙水溶洞水为主，总出水量3．63万吨/日；二是髻山一妙峰山地区，均为火山岩、砂岩裂隙水，总出水量2．908万吨/日；三是千军台一清水涧一黄岭村一线以东地区，水文地质情况复杂；四是清水河流域，水资源较丰富，因流域内水文地质情况复杂，地下水的补给、埋藏和流动规律也多种多样，水资源的分布极不均匀。门头沟区的土壤属地带性褐土，分为山地草甸、山地宗壤、褐土等3大类，8个亚类,93个土种。其中分布面积较广的有山地棕壤、山也淋溶褐土、碳酸盐褐土。境内植被属于暖温带落叶、阔叶林类型，仅在深山区有残存的次生桦、杨林，一般林地均为灌木林或杂木混交林，森林覆盖率在40-60%之间。灵山、黄草梁等山顶地区，因气候寒冷，多为草坡，以白草为主。村庄附近植被破坏严重，一般覆盖率约20—40%。 气候 门头沟区属中纬度大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季寒冷干燥。西部山区与东部平原气候呈明显差异。年平均气温东部平原11.7℃，西部斋堂一带10.2℃。极端最高气温东部40.2℃，西部37.6℃。极端最低气温西部-22.9℃，东部-19.5℃。日照时数较多，年平均日照2470小时。降水量自东向西逐渐减少，受中纬度大气环流的不稳定和季风影响，降水量年际变化大，2009年门头沟区平均降雨量为329.76毫米，多年平均528.70毫米。