蓟州区位于天津市最北部, 居北纬39°45'至40°15',东经117°05'—117°47'，是天津市唯一的山区，山青水美，风光秀丽，有京津“后花园”之美誉。北依燕山，隔长城与河北省接壤，区境东西最宽点56公里，南北最长点55公里，总面积1590.42平方公里。南距天津市区115公里，西距北京市区88公里、首都国际机场68公里，东距唐山90公里，北距承德220公里，居京津唐承四市之腹心，自古为战略要地，有“畿东锁钥”之称。

蓟州区地势北高南低，呈阶梯分布。北缘最高点为九山顶，海拔1078.5米，南部最低处在马槽洼，海拔1.8米。南北高差1076.7米。山区面积840.5平方公里，平原面积504.72平方公里，洼地面积245.2平方公里。北部群山连绵起伏，满目青翠；南部平原土地肥沃，盛产稻麦杂粮。千顷碧波翠屏湖点缀其间，蓟运河、州河、泃河纵横交错，水资源丰富。

蓟州区自然资源丰富。初步探明蓟州区境内有矿藏30余种。金属矿产有锰矿、铁矿、金矿、钼矿、钨矿。非金属矿产有水泥灰岩矿、紫砂陶粘土矿、白云岩矿、大理石矿、钾矿、麦饭石矿、钾长石矿、硅石矿、海泡石矿、粉石英矿等。其中，锰硼矿在国内首次发现，对矿物学和矿床研究具有重要意义。大理石、叠层石、麦饭石、紫砂陶土和盘山麦饭石矿泉水等，质优量丰，有广阔的开发前景，其中紫砂陶土品质国内一流，储量达60亿吨，且出露地表，易于开采。盘山麦饭石矿泉水，有十余种对人有益的微量元素，是世界上一流的矿泉水资源。

蓟州区是天津市重要的水源地，地表水年平均径流量10.5亿立方米，地下水年可采量2.4亿立方米。有天津“大水缸”之称的于桥水库，始建于1959年，总面积135平方公里，正常蓄水量4.2亿立方米，最大库容量15.59亿立方米。全区有中、小河流17条，汇入蓟运河注入渤海。蓟州区植物资源达千余种，有国家三类保护植物核桃楸，有华北地区特有的模式植物东陵八仙花，还有丰富的药用植物。蓟州区果品资源丰富，北部山区，盛产干鲜果品，盘山柿子以甘甜硕大闻名于世。长城一带板栗生产历史悠久，《史记·货殖志》、《金史·地理志》均有记载，被外商誉为“东方明珠”。翠屏湖葡萄、下营安梨、孙各庄核桃、三间房红枣远近驰名。公乐亭稻米曾为清宫贡品，青甸洼水稻享誉京津地区。桑梓西瓜、马各庄大葱、王家浅萝卜久负盛名。翠屏湖水域盛产鱼虾，元、鳜、鲤、鲫四大名鱼独具特色，州河金翅鲤鱼为清宫御膳佳品。

蓟州区气候属于暖温带半湿润大陆性季风型气候，四季分明，阳光充足，热量丰富，昼夜温差大，年平均气温11．5℃，降水量678．6毫米，无霜期约195天。气候特征一是季风气候鲜明，风向季节更替明显，冬季盛行西北风，夏季盛行东南风。二是气候受海洋影响较小，受大陆影响显著。三是“雨热同季”，夏季高温，季风盛行，降水集中。四是四季分明。春季多风少雨，夏季气温高，湿度大，降水多，秋季气温明显下降，冷暖适中，冬季气候寒冷、大地封冻。