丰台区位于北京西南，东临朝阳区，南连大兴区，西与房山区、门头沟区接壤，北与东城、西城、海淀、石景山区相邻。
丰台区地处华北大平原北部，西北靠山，东南距渤海150千米。地势西北高、东南低，呈阶梯下降，西部为山区；东部为平原，平原占丰台区面积的四分之三，按地形分为三个地貌区：
1、低山、丘陵、台地：低山分布在后甫营以北，面积为800公顷，其中石灰岩占三分之二；丘陵分布于梨园村、大沟村以北的为碎屑沉积丘陵，以南的为石灰岩质丘陵；台地位于永定河以西，八宝山断裂和良乡—前门断裂之间。
2、平原：在永定河以西王佐乡东部和长辛店乡东部的东河沿、张郭庄、长辛店、赵辛店村，土地面积2800公顷。东部凉水河以北与城区接壤地带，海拔40米属古永定河冲积扇高位平原，面积1400公顷。
3、低位平原：分布于永定河以东，面积为1.57万公顷，海拔从60米向东南降到35米，平均坡降1%。
丰台区冬季受高纬度内陆季风影响，寒冷干燥；夏季受海洋季风影响，高温多雨，是典型的暖温带半湿润季风型气候。