北戴河地质构造较为复杂，境内地貌类型多样。北部为剥蚀平原，地势低平，略有起伏；南部为低山区，山岭连绵，群峰屹立；山南为狭窄的剥蚀平原；东北部为冲积平原，分布有海生次成沙丘；局部有沿海沼泽地；西部为冲积平原。海拔大多在10米以下，最低海拔1.5米，最高点东联峰山，海拔152.1米。各种地貌类型穿插显现，造就了北戴河秀丽的自然景观，为北戴河的旅游和休疗养事业提供了得天独厚的自然条件。

　　境内的戴河和新河两条河流分别在西部和东部入海。戴河古称渝水，辽、明、清时称渝河，清光绪年间改为戴家河，后简称戴河。戴河上有三源，东源为沙河，发源于抚宁县蚂蚁沟村；西源主流为西戴河，发源于抚宁县北车厂；西源支流名为渝河，发源于抚宁县聂口北。戴河在河东寨村西南注入渤海，全长35公里，流域总面积290平方公里，流经北戴河区13公里，北戴河境内流域面积32平方公里。新河发源于抚宁县栖云寺山东麓，流经甘各庄、蔡各庄，从赤土山北入海。全长15公里，14公里流经北戴河区，总流域面积为77.5平方公里。

　　北戴河地处中纬暖温带，属半湿润、季风型大陆性气候，受我国东部沿海季风环流的影响，海洋性特征明显，多风、湿度大、雨量适中，四季分明，春温、夏凉、秋暖、冬寒。年平均日照时间在2700―2850小时之间；年平均气温8.8―11.3℃之间；盛夏日平均气温22―25℃之间；年平均降水量650―750毫米。由于濒临渤海，空气温度较大，年平均湿度65％左右；全年以偏西风为最多，春季风速最大，有风无尘，秋季次之，盛夏平均风速较小。北戴河的空气清新，富含负氧离子，全年日照充足，气压稳定，气候十分宜人。

　　北戴河海岸线全长18.4公里，东起黑河口，西至戴河口，沿岸分布着平均15米宽的绵软沙滩，北戴河海域宽阔，水质洁净，风浪较小，年平均水温12℃。

　　北戴河境内土壤为棕壤和潮土。主要植被类型有温带常绿针叶林、落叶阔叶混交林、灌丛草坡和盐生草甸等。北戴河境内有两处城市森林，使拥有一片蓝色海洋的北戴河，又拥有一片“绿色的海洋”。经过全方位绿化美化，建城区绿化覆盖率达59.22％，人均公共绿地达54.49平方米。气候宜人，空气清新，滩宽浪缓，沙明水碧，绿树成林，峰峦隽秀，使北戴河完全具备了当今世界海洋旅游的五大要素：海洋、沙滩、空气、阳光和绿色。在这里适宜进行日光浴、空气浴、海水浴、热沙浴、森林浴，是康复疗养的最佳之地。一代伟人毛泽东说过：“北戴河的空气、阳光和大海最是吸引人。”