百花山国家级自然保护区总面积为21743.1公顷，其中核心区面积6836公顷，缓冲区面积4880.64公顷，实验区面积10026.46公顷。保护区位于北京市门头沟区清水镇境内，东以马栏山海拔500米为起点，向东南沿山脊线到百花山主峰海拔1991米，沿门头沟区和房山区行政区界至门头沟区与房山区交界最高峰白草畔2043米山峰；

北京市与河北省涞水县交界处的全树塔起，向北沿北京市与河北省涿鹿县、怀来县省界，至北京市门头沟区清水镇与怀来县交界处的1922米山峰，再沿山脊线经门头沟区清水镇与斋堂镇行政交界线至马栏2008年1月正式被国务院审定为全国19处新建国家级自然保护区之一，保护区距市区100公里，道路交通便利。

花山海拔1991米，为北京第三高峰。山坡坡度多在30度以上。百花山自然保护区地处亚高山地带，属于中纬度温带大陆性季风气候区，垂直变化明显，昼夜温差大，气温偏低，降水量较多，四季分明，冬季寒冷多风且干燥，夏季温热多雨，春季干旱，风沙盛行，秋季晴朗少风，寒暖适中，但雨量偏少。