베이징의 위치는 3각꼴로 생긴 화베이(華北)평원의 꼭대기에 해당하며, 해발30~40미터에 놓여 있다. 북쪽은 내몽골 고원의 가장자리로 이어지고, 동복쪽에은 옌산산맥(燕山山脉)의 산둘기들이 뺃어 있다. 이 산맥의 일부가 저지대인 베이징을 동북에서 서남방향으로 둘러싸고 있는데, 지리학자들은 오목한 활 모양을 이루는 동쪽부분을 베이징 만(灣)이라고 부른다. 융딩하(永定河)과 차오바이하(潮白河) 사이에 끼어 있는 베이징 만의 남쪽과 동쪽은 화베이 평원으로 이어진다. 베이징은 화베이 평원과 북부의 산맥, 평원, 고원 사이를 잇는 주요통로상에 있어 천연 출구로 중요한 구실을 해왔다.

베이징은 중국 동북쪽에 자리잡고 있으며, 남북의 거리는 176km, 동서의 거리는 160km, 면적은 16,807 km²이다. 15세기초 이래 베이징시와 그 주변지역은 거대한 대도시권 지역으로 조직되었다. 베이징의 어러한 특별한 행정지위는 청나라때 및 중국에 이르기까지 유지되었다. 1959년에 조직된 베이징 대도시권은 오늘날 16개의 구(區)와 변두리에 있는 2개의 부속현(縣)으로 이루어진다.

베이징은 보하이 만(渤海灣)에서 161km밖에 떨어져 있지 않지만, 바다가는 베이징 기후에 미치는 영향이 미미한다. 전반적인 대기순화은 1년 재재 주로 북서쪽의 영향을 받으며, 뚜렷한 대륙성계절풍기후를 보인다. 베이징의 기후는 지형의 영향을 크게 받는다. 즉 저지대에 놓여 있고 산맥에 의해 빛이 차단되기 때문에, 같은 위도상에 있는 중국의 다른 지역보다 겨울에 추운 편이다. 풍향의 영향을 받는데, 주로 낮에는 남풍, 밤에는 북풍이나 서북풍이 분다.

베이징시의 기후는 냉대 기후에 속하며, 여름은 고온건조, 겨울은 한랭건조한 특징을 갖는다. 연 평균기온은 12도이도, 가장 추운 달은 1월로 월평균기온이-4도이며, 가장 더운 달은7월로 월평균기온이26도이다. 베이징의 여름은 전반적으로 무더우며, 종종 35°C를 넘는 고온현상도 나타난다.

기후의 영향을 받아서 베이징의 산간지대는 온대 낙엽성 삼림대에 속하는 반면에 평원지역은 나무가 우거진 초원지대에 속한다. 또 수직으로 분포된 다른 종류의 숲은 좀더 높은 곳에서 볼 수 있다.

2008 여름 올림픽에 알맞는 좋은 환경을 만들기 위해 중국은 내몽고(内蒙古)초원, 황토고원(黄土高原), 허베이 지역 등 지역 환경 관리에 관계되는 지역에 큰 힘을 기울였고, 이후에도 모래바람 현상에 대한 좋은 방향을 모색하고 있다.