本区地貌主要受大地构造控制，中北部及西南部属于北京北山隆起构造区，地貌类型为山地侵蚀构造地貌，约占全区面积的90％，地势陡峻，河流下切深。东南部属于北京西山凹陷构造区的西山褶皱隆起区，地貌类型为侵蚀构造地貌或堆积地貌，仅占全区面积的10％左右，这里地势较平缓，并发育宽浅河谷。
本区现代地貌的形成始于第三纪，即第三纪以来所进行的侵蚀和堆积过程，塑造了本区的地貌现状。在地壳上升相对迅速的期间，河流下切强烈，形成山地陡坡；在上升缓慢时期，河流下切势弱，而旁势力强，形成平坦地面。这样便导致陡坡地形与平坦地面互相交替，造成地形的阶梯状。在本区大部分在海拔750－2200m之间，最高峰东灵山2303m，是北京第一高峰，百花山1991m、为北京第三高峰。山坡坡度多在30度以上。
