Madrid se sitúa en el centro de la Meseta Sur, a 657 metros de altitud, lo que la convierte en una de las capitales más altas de Europa, muy próxima a la sierra de Guadarrama. Su principal río es el Manzanares, que atraviesa la ciudad separando distritos y desemboca en el Jarama, destacando que su afluente soterrado, el arroyo Abroñigal, coincide casi por completo con el trazado de la autopista M-30. Su clima es mediterráneo continentalizado (tipo Csa), con una temperatura media anual de unos 15 °C, caracterizado por inviernos fríos con heladas (y entre 2 y 5 días de nieve) y veranos calurosos donde las máximas de julio y agosto oscilan entre 32 y 33,5 °C. La amplitud térmica diaria es notable en la periferia (superando los 13 °C), pero se reduce en el centro urbano por el efecto de la urbanización, mientras que la amplitud anual alcanza los 19-20 °C. Las precipitaciones anuales rondan los 400 mm, con un mínimo muy marcado en verano y los máximos concentrados en otoño (octubre a diciembre) y en primavera (abril y mayo).