以著名的万里长城为界，怀柔北依群山、南偎平原，层次鲜明的分为深山、浅山、平原三类不同地区，山区面积占总面积的88.7%，宜林山场林木覆盖率为41%，境内地势南低北高，海拔高度在34 米-1661米之间，北部山区属燕山支脉， 南部平川属华北平原。境内有水库18座，4级以上河流17条，均属朝白河水系。
得天独厚的地理条件，形成怀柔丰富物产。板栗产量和出口量均占全市70%；西洋参全国最大的种植基地；虹鳟鱼肉质细、味道鲜；果脯、古钟御酒国内国际享有盛誉。
盆地主要分布在北部汤河、白河河谷两侧，总面积7.8万亩。盆地河谷土层较厚，地势开阔，水利条件较好，但受气候条件影响，耕作制度多为一种一熟制。是全区籽种、杂粮、淡季蔬菜的主产区。
怀柔区总面积2128.7平方公里，其中97.1%的面积为首都一、二、三级饮用水源保护区，水质优良，地表水质量达到国家饮用水二级标准。
怀柔城区距北京市区50公里，距首都机场32公里，距天津港170公里，均有快速公路直达。境内有京承、大秦、京通三条客货两运铁路过境。城区形成了“三纵十横”的道路网，农村实现了村村通公路。京承高速怀柔段的建成，使怀柔纳入了北京的半小时经济圈，区位优势更加明显。