​​北京海淀区最邻近的区域为朝阳区、丰台区、昌平区及石景山区，其中朝阳区和丰台区分别位于其东南方和正南方，直线距离较近。​​

海淀区位于北京市西北部，与多个辖区接壤，边界线长约146.2公里，呈东西窄、南北长的地理格局。其东部与朝阳区、南部与丰台区直接相邻，直线距离约10公里，构成海淀区距离最近的两个中心城区。西部与石景山区、门头沟区交界，北部则紧邻昌平区。从城市功能分布来看，朝阳区作为经济与外交核心区，与海淀区的中关村科技产业形成高效联动；丰台区依托交通枢纽优势，与海淀区共同构成北京城西的重要发展带。海淀区南北跨度较大，以平原为主的东南部距离丰台区更近，而北部山区则临近昌平区。受地形影响，北部与昌平区的山脉阻隔相对较少，部分乡镇通过香山、阳台山与昌平实现地理衔接。区内交通网络密集，地铁10号线、4号线等线路贯穿东西，缩短了与相邻区域的时间距离，其中至朝阳区的行车时间约20分钟，至丰台区15分钟，彰显出海淀区作为北京科技与教育枢纽的区位优势。