Huyện Ba Vì nằm phía Tây Bắc Thủ đô Hà Nội. Phía Đông giáp thị xã Sơn Tây, phía Nam giáp tỉnh Hòa Bình, phía Tây giáp tỉnh Phú Thọ và phía Bắc giáp tỉnh Vĩnh Phúc. Huyện có tổng diện tích 424 km2, dân số hơn 30 vạn người. Chủ yếu là người dân tộc Kinh, Mường, Dao; số ít còn lại là người dân tộc thiểu số khác. 
 

Thực hiện Nghị quyết 15 của Quốc Hội khóa XII, Ba Vì tái nhập Thủ đô Hà Nội ngày 01 tháng 8 năm 2008. Toàn huyện hiện có 30 xã, 01 thị trấn. Trong đó, có 07 xã miền núi, 01 xã giữa sông Hồng.

Ba Vì có địa hình thấp dần từ phía Tây Nam sang phía Đông Bắc, chia thành 3 tiểu vùng khác nhau: Vùng núi chiếm 46,5% diện tích toàn huyện, thuộc toàn bộ Vườn Quốc gia Ba Vì và 7 xã miền núi; Vùng đồi gò chiếm 34,7% diện tích toàn huyện và Vùng đồng bằng ven sông Hồng chiếm 18,5% diện tích toàn huyện. Khí hậu ở Ba Vì mang đặc trưng nhiệt đới gió mùa. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 10 với nhiệt độ trung bình 23oC, tháng 6 và tháng 7 có nhiệt độ trung bình cao nhất là 28,6oC. Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 và kết thúc vào tháng 3 với nhiệt độ xấp xỉ 20oC, tháng 1 có nhiệt độ thấp nhất 15,8oC.