北碚区是重庆市主城九区之一，位于重庆核心区的西北面。地处东经106°18′02″～106°40′57″：北纬29°37′～30°05′08″。东邻渝北区，西接璧山区，南连沙坪坝区，北界合川区。东西相距最宽24千米，南北相距最长33.2千米，幅员面积755平方千米，其中耕地面积146.15 平方千米，林地面积291平方千米，水域面积30.05平方千米。森林覆盖率50.7%，林地属亚热带常绿阔叶林类型。北碚地处四川盆地东部平行岭谷区，地形地貌受川东南弧形构造带的华蓥山帚状褶皱地质构造控制。背斜形成狭窄低山，地势陡峻，一般海拔500～900米；向斜形成宽阔丘陵谷地，一般海拔200～500米。嘉陵江从合川区盐井经炭坝入境，沿西北—东南向贯穿全区，经童家溪镇五星村出境。北碚区最高点为金刀峡镇天竹林（海拔1316米），最低点为海拔175米的童家溪镇嘉陵江边（海拔175米）。北碚区处在东亚季风区，属亚热带季风性湿润气候，具有冬暖、春早、夏热、秋凉、空气湿润、日照时间短、风速小、多云雾、少霜雪等特点。年平均气温18.2℃，年平均降水量1156.8mm，年日照时数1014.3小时。

北碚境内水系以嘉陵江为骨干，嘉陵江干流由北向南穿北碚区而过，在北碚境内主要有21条一级支流：左岸7条，即黑水滩河、后河、土主河、炭巴沟、庙嘴河沟、刘家槽河、车盘溪；右岸14条，即梁滩河、璧北河、马鞍溪、山王溪、童家溪、龙溪河、马河溪、田家沱、大溪沟、底洞沟、虎跳溪、石河堰、吴粟溪、苟家溪河。嘉陵江属于长江上游左岸一级支流。东发源于陕西省凤县秦岭代王山东峪沟；西发源出于甘肃天水市南，两源汇于陕西略阳两河沟。向南流经陕西阳平关、四川广元市，在昭化右纳白龙江，向南流经苍溪、阆中、南部、蓬安、南充、武胜入合川，纳渠江、涪江再向南流经草街航电枢纽入北碚区境内，横截华蓥山南段三支脉，形成壮丽的嘉陵江小三峡，即闻名遐迩的沥鼻峡、温塘峡、观音峡。北碚区境内嘉陵江干流长45.1千米，流域面积为735.2平方千米。嘉陵江多年平均流量2212立方米/秒。

北碚处于中亚热带的四川盆地内，受秦岭、大巴山南下寒潮阻击和温暖湿润的东南季风孕育，冬暖春早，夏秋热而多雨，适宜很多动、植物生长。植物有常绿阔叶林、暖性针叶林、针阔混交林、竹林、常绿阔叶灌丛、亚热带草坡和水生植物等类型。区内已发现植物246科992属1966种。在两三公顷的黛湖，淡水藻类就有105种，超过全国淡水藻类的80%。在这些众多的植物中，有许多是珍稀濒危植物：与恐龙同时代的桫椤、仅中国独有的银杉、“中国鸽子树”珙桐、开花瑞祥的铁树、“癌症克星”红豆杉、金黄艳丽的金花茶、三峡库区特有的荷叶铁线蕨等。北碚槭、缙云四照花等38种植物也是在缙云山第一次被科学界发现、认识的。

1985年，在缙云山保护区内建立植物园，利用缙云山气候温和、雨量充沛、土壤肥沃的优越自然条件，引进植物200余种，充实缙云山植物基因库。三峡水库建设期间，对库区的金钱松、银鹊树、花榈木、木瓜红等19种珍稀濒危植物进行抢救性的迁地保护。

区内已发现野生动物10门23纲1073种，其中，脊椎动物326种（鱼类119种、两栖类7种、爬行类23种、鸟类145种、哺乳类32种），珍稀名贵动物有中华鲟、达氏鲟、白鲟、江团鱼、岩原鲤、胭脂鱼等。