Tỉnh Hà Tây nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ (xem phụ lục 1), liền kề tam giác kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Về địa hình, Hà Tây là vùng chuyển tiếp giữa các vùng núi cao Tây Bắc và vùng đồng bằng Bắc Bộ nên có sự phân cách khá rõ nét thành các vùng núi cao, trung du, đồi gò. Đặc điểm địa hình trên tạo cho Hà Tây cảnh quan sinh học khá phong phú, đồng thời rất thuận lợi để phát triển hệ thống giao thông đường thủy, đường bộ. Hà Tây có ưu thế là tỉnh cửa ngõ của thủ đô Hà Nội ở hai phía Tây, Nam chỉ cách trung tâm Hà Nội 11km.
Hà Tây có địa hình thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam và được chia làm hai vùng chính: vùng đồng bằng phía đông tỉnh, chiếm 2/3 diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh, có độ cao từ 5 - 7m; vùng đồi núi Phía Tây tỉnh chiếm 1/3 diện tích đất tự nhiên, cao trung bình từ 25-30m có gần 17.000 ha với đỉnh cao nhất là Ba Vì: 1280m. Hà Tây có nhiều sông hồ lớn, sông Hồng chảy qua 103km, sông tích chảy qua 110km, sông Nhụê chảy qua 47km, sông Bùi chảy qua 7km. Các hồ lớn của Hà Tây là hồ Đồng Mô - Ngải Sơn rộng 1260 ha và hồ Suối Hai 671 ha.
Hà Tây có các loại tài nguyên đất, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên rừng rất đa dạng phong phú, biểu hiện:
Vùng đồng bằng gồm: Đất phù sa được bồi trên 17 ngàn héc-ta, đất phù
sa không được bồi 51,4 ngàn héc - ta, đất phù sa Gley 51,5 ngàn héc-ta.
Vùng đồi núi gồm: Đất nâu vàng trên phù sa cổ 20,6 ngàn héc-ta, đất đỏ vàng trên đá phiến sét 10,8 ngàn héc-ta...
Nhìn chung, đất Hà Tây có độ phì cao, với nhiều loại địa hình nên có thể bố trí được nhiều loại cây trồng ngắn ngày, dài ngày, cây lương thực, cây thực phẩm, cây công nghiệp, đồng cỏ chăn nuôi, cây ăn quả, trồng rừng. Vùng đồng bằng thuận lợi cho phát triển cây lương thực, rau đậu, cây công nghiệp ngắn ngày, chăn nuôi lợn, vịt, thuỷ đặc sản.
Vùng đồi gò thuận lợi cho trồng cây công nghiệp dài ngày (cà phê, trẩu, sở, thông) cây ăn quả và chăn nuôi đại gia súc. Do có vùng đồi gò nên Hà Tây có điều kiện dành cho xây dựng, nhất là xây dựng các khu công nghiệp tập trung và các cơ sở hạ tầng khác.
Cơ cấu hiện trạng sử dụng đất:
Tổng diện tích đất: 214,8 ngàn héc-ta
- Đất nông nghiệp: 122,8 ngàn héc-ta, trong đó đất canh tác: 110,0 ngàn héc-ta
- Đất lâm nghiệp: 25,6 ngàn héc-ta, diện tích có rừng: 15,5 ngàn héc-ta - Đất chuyên dùng: 30,1 ngàn héc-ta
- Đất chưa sử dụng: 19,3 ngàn héc-ta, trong đó có khả năng sử dụng cho nông nghiệp: 7,5 ngàn héc-ta
Khoáng sản: Gồm những loại khoáng sản chủ yếu như đá vôi (vùng Mỹ Đức, Chương Mỹ), đá graníte ốp lát (vùng Chương Mỹ), đất sét gốm (Chương Mỹ, Sơn Tây, Thạch Thất, Quốc Oai), Cao Lanh (Ba Vì, Quốc Oai), Đồng, pirít (Ba Vì), nước khoáng (Ba Vì)...
Tài nguyên rừng: Rừng Hà Tây không lớn, nhưng rừng tự nhiên (vùng
Ba Vì) có nhiều chủng loại thực vật phong phú, đa dạng, quí hiếm. Hiện nay đã xác định được 872 loài thực vật bậc cao thuộc 427 chi nằm trong 90 họ. Tuy nhiên, theo dự đoán của các nhà thực vật học, có tới trên 1.700 loài. Từ năm 1992, nhà nước đã công nhận khu vực rừng Ba Vì là vườn quốc gia. Khu vực rừng tự nhiên thuộc huyện Mĩ Đức (vùng Hương Sơn) cũng bao gồm nhiều chủng loại động, thực vật quí, hiếm. Cùng với việc nhà nước công nhận khu văn hoá - lịch sử, môi trường, rừng ở đây được phân loại thành rừng đặc dụng. Rừng tự nhiên được quản lý, tu bổ, cải tạo kết hợp với trồng rừng, phủ xanh đất trống, đồi núi trọc sẽ là tài sản quí giá của Hà Tây và của cả nước.
Hà Tây cũng là nơi có nhiều danh lam thắng cảnh và di tích lịch sử văn hóa được xếp hạng. Ngoài Nam thiên đệ nhất Động Hương Tích, Hà Tây còn có chùa Dâu bên bờ sông Nhuệ, được xây dựng từ thế kỷ thứ II sau công nguyên, chùa Thầy trên sườn núi Phật Tích là nơi xưa kia thiền sư Từ Đạo Hạnh và cũng là ông tổ múa rối nước của vùng Quốc Oai này đã tu hành trở thành cao tăng. Hà Tây là một trong những địa phương có mật độ di tích văn hóa vào loại lớn nhất trong số 61 địa phương cả nước, chỉ sau thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh.