Влажный климат и холмисто-равнинный рельеф в значительной степени обуславливают обилие грунтовых вод, болот, рек и озер. Речная сеть в нашем районе довольно густая (площадь, занятая водой составляет 4%). На его территории берут начало реки Клязьма с притоком Радомля (впадает в реку Оку), Сестра – левый приток реки Дубны (Река Сестра берет свое начало из болота, расположенного неподалеку от деревни Тимоново. Она впадает в Сенежское озеро с восточной стороны, проходит через него, вытекает с его северной стороны и продолжает свой путь на север.), реки Сходня с притоком Горетовка и Истра (означает «струя воды»), впадающая в Москву-реку, с притоками Катыш, Черная, Палишня (Названия рек Палишня и Черная славянского происхождения. Черная – это река, протекающая по болоту. Название «Палишня» происходит от пожара вдоль реки. На берегу этой речки находится населенный пункт Ожогино).

Район находится в умеренном климатическом поясе, в области умеренно-континентального климата. На территории района распространены смешанные леса, с преобладанием хвойных пород – ели и сосны. 47% района покрыты лесом, 4% — водой. Наибольшие лесные площади имеет Солнечногорский опытно-показательный лесокомбинат – 458 тыс.га. Речная сеть густая. На территории района берут начало река Клязьма с притоком Радомля, реки Сестра, Истра, Сходня с притоком Горетовка. В Истринское водохранилище впадают речки Черная, Катыш, Полишка и много мелких речушек. Самым крупным водоёмом района является Истринское водохранилище. Его общая площадь составляет 33 кв. км. На восточной окраине Солнечногоска расположено крупнейшее озеро Подмосковья – Сенежское.