懷柔區是北京市的遠郊區,地處燕山南麓,北京東北部,北緯40度14分─41度04分,東經116度17分116度55分。東臨密雲縣,南與順義、昌平相連,西與延慶縣搭界,北與河北省赤城縣、豐寧縣、灤平縣接壤。
懷柔區地域面積2128.7平方公里,山區占88.7％地形南北狹長，呈啞鈴狀，南北長128公里,東西最窄11公里。地勢北高南低，以著名的萬里長城為界，北群山,南偎平原,層次鮮明地分為深山、淺山、平原類同地區。境內最高點海拔1705米，最低点海拔仅34米。
怀柔属暖温带大陆性季风型半湿润气候，四季分明，雨热同期,夏季暖热湿润,冬季寒冷少雪。全年日照时数为2748─2878小时，年平均气温9─13度，积温2800─4610度。无霜期170─200天。年平均降水在600─700毫米，主要集中在6─8月份。
怀柔地处首都饮用水源保护区，境内有四级以上河流17条,大小水库22座，山泉774处。年水资源总量8.6亿立方米，占全北京市水资源总量的1/5。地表水质量达到国家二级标准。