北京冬天最低温度曾至零下20℃。冬天平均：2℃至4102－5℃，12月份，天气更加寒冷，白天气16532－5℃，夜晚在0℃左右。而每年12月21日或22日是冬至节气，也为北京寒冬揭开帷幕。
北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。全年无霜期180～200天，西部山区较短。2007年平均降雨量483.9毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。
北京市山区面积10200平方千米，约占总面积的62%，平原区面积为6200平方千米，约占总面积的38%。北京的地形西北高，东南低。北京市平均海拔43.5米。北京平原的海拔高度在20～60米，山地一般海拔1000～1500米。北京西部为西山属太行山脉；北部和东北部为军都山属燕山山脉。最高的山峰为京西门头沟区的东灵山，海拔2303米。最低的地面为通州区东南边界。
两山在南口关沟相交，形成一个向东南展开的半圆形大山弯，人们称之为“北京弯”，它所围绕的小平原即为北京小平原。诚如古人所言：“幽州之地，左环沧海，右拥太行，北枕居庸，南襟河济，诚天府之国”。