北投區位處臺北市最北端,東自鹿角坑馬槽溪以南、經中山樓、陽明路一部分、松溪之一段、過翠峰橋後再順沿磺溪中心線一線以下,至承德路六段跨雙溪橋附近橡皮壩中間之雙溪河中心線,與臺北市士林區為界;西以淡水河中間線沿中央北路四段底接小坪頂山與新北市淡水區為界;南以淡水河中心線轉基隆河中心線與士林區為界;北以西起下菁礐、頂菁礐、向天山、面天山、大屯西峰、大屯南峰、北上沿面天古道、至大屯山主峰,與新北市淡水區為界,再以大屯山、小觀音山、竹篙山、竹子山前峰與新北市三芝區及金山區為界,面積56.8216平方公里,居臺北市12區之第2位,僅次於士林區。
北投全區大致可區分為三大地形區,分別為大屯火山群,平原山麓區域的臺地,以及關渡平原區域。北投地形的一大特色為在南北長約10公里的距離內,可由海拔1千公尺以上的高山,到達幾乎與海平面齊平的關渡平原。地質地形特色也造就北投區的許多自然景觀資源,包括小油坑、竹子湖、龍鳳谷、硫磺谷、地熱谷、大屯山自然公園、貴子坑水土保持教學園區、關渡自然公園等景點。
本區現有42里,822鄰,10萬84戶,24萬1,102人(資料來源:臺北市北投區戶政事務所,統計至113年10月底止),係屬一融合住宅、工商、農牧綜合發展之地區。