Huyện Thạch Thất nằm phía Tây thành phố Hà Nội. Phía Bắc giáp huyện Phúc Thọ, phía Đông giáp huyện Phúc Thọ và huyện Quốc Oai, phía Nam giáp huyện Quốc Oai, huyện Kỳ Sơn (tỉnh Hòa Bình) và phía Tây giáp huyện Ba Vì và thị xã Sơn Tây.
Thạch Thất với 22 xã, 01 thị trấn, với 203 thôn, bản, cụm dân cƣ; là khu vực chuyển tiếp giữa vùng núi và trung du phía Bắc, có địa hình đa dạng đƣợc chia thành 03 vùng rõ rệt, gồm: 11 xã và 01 thị trấn thuộc vùng đồng bằng, 08 xã thuộc vùng đồi gò ven sông Tích và 03 xã miền núi. Huyện có diện tích tự nhiên 18.459,05 ha trong đó đất nông nghiệp là 9.016,17 ha chiếm 48,8%, đất phi nông nghiệp là 8.473,35 ha chiếm 45,9%, đất chƣa sử dụng là 969,53 ha chiếm 5,25%, dân số tính đến đầu năm 2020 là 218.669 ngƣời ngƣời (trong đó, dân tộc Mƣờng chiếm 5,2%).
Khí hậu huyện Thạch Thất tiêu biểu cho kiểu khí hậu của thủ đô Hà Nội cũng nhƣ Bắc Bộ với đặc điểm là khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, mùa hè nóng, mƣa nhiều và mùa đông lạnh, mƣa ít.
Nằm trong vùng nhiệt đới, huyện Thạch Thất quanh nǎm tiếp nhận đƣợc lƣợng bức xạ mặt trời rất dồi dào và có nhiệt độ cao. Lƣợng bức xạ tổng cộng trung bình hàng nǎm ở trên địa bàn huyện là 122,8 kcal/cm² với 1641 giờ nắng và nhiệt độ không khí trung bình hàng năm là 23,6ºC, cao nhất là tháng 6 (29,8ºC), thấp nhất là tháng 1 (17,2ºC). Huyện Thạch Thất có độ ẩm và lƣợng mƣa khá lớn. Ðộ ẩm tƣơng đối trung bình hàng nǎm là 79%.
Lƣợng mƣa trung bình hàng nǎm là 1.800mm và mỗi nǎm có khoảng 114 ngày mƣa.
Ðặc điểm khí hậu của huyện Thạch Thất rõ nét nhất là sự thay đổi và khác biệt của hai mùa nóng, lạnh. Từ tháng 5 đến tháng 9 là mùa nóng và mƣa, nhiệt độ trung bình 29,2ºC. Từ tháng 11 đến tháng 3 nǎm sau là mùa đông, thời tiết khô ráo, nhiệt độ trung bình 15,2ºC. Giữa hai mùa đó lại có hai thời kỳ chuyển tiếp (tháng 4 và tháng 10). Cho nên có thể nói rằng Hà Nội có đủ bốn mùa Xuân, Hạ, Thu, Ðông. Bốn mùa thay đổi nhƣ vậy đã làm cho khí hậu của huyện thêm phong phú, đa dạng, mùa nào cũng đẹp, cũng hay.