昌平位于北京市西北部，地处温榆河冲积平原和燕山、太行山支脉结合地带。区域地理坐标东经115°50′17″～116°29′49″、北纬40°2′18″～40°23′13″。边界线总长261.46公里，区域面积1343.5平方公里，其中平原面积占40%，山区、半山区面积占60%。地势西北高、东南低，北倚军都山，南俯北京城。山地海拔800米1000米，平原高度海拔30米100米。主要河流属温榆河水系。全区处在温带季风区，属暖温带大陆性季风气候。年平均日照时数2684小时，平均气温11.8℃，平均降水量550.3毫米。

昌平区位条件优越，北与延庆、怀柔接壤，西与门头沟、河北怀来相连，南与海淀、朝阳相通，东与顺义毗邻，是北京的北大门，素有“京师之枕”、“甲视诸州”之称。南端与天安门直线距离约10公里，城区距首都国际机场约30公里，距中国北方大的集装箱码头——天津塘沽港不足200公里。具有承东启西、联结南北的区位之便，既是生产要素由南向北转移的承接地，也是生产要素继续向北部地区辐射的起点。