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密云区位于北京市东北部，属燕山山地与华北平原交接地，是华北通往东北、内蒙古的重要门户。
密云区界于北纬40°13′7"～40°47′57"，东经116°39′33"～117°30′25"之间，东西长69千米，南北宽64千米。
密云区东南至西北依次与平谷区、顺义区、怀柔区交界，北部和东部与河北省的滦平县、承德县、兴隆县相邻。