Балашиха расположена в западной части Мещёрской низменности со слабоволнистым плоским рельефом, на песчано-галечной равнине, имеющей ледниковое происхождение. Почвы дерново-подзолистые и глеево-дерново-подзолистые. С увеличением глубины содержание песка увеличивается до 90—97 %. В окрестностях Балашихи есть горы, образованные из грунта, выбиравшегося при строительстве московского метрополитена[18].
Климат умеренно континентальный с достаточным увлажнением, формируется под воздействием воздушных масс Атлантического океана. Преобладают западные и юго-восточные ветры. В течение года через территорию района проходят западные и южные циклоны. Сумма активных среднесуточных температур воздуха составляет 1900—2100 градусов, среднегодовое количество осадков в значительной мере варьируется по годам и по многолетним наблюдениям составляет 500—650 мм. Среднегодовая влажность воздуха — 78 %.
Леса в основном смешанные. С запада елово-широколиственные, с востока сосново-широколиственные. Лесные массивы вклиниваются во все основные районы Балашихи. Главное богатство лесов — сосна. В борах верхний ярус составляют сосны, ели с примесью берёзы и дуба, широкое распространение по долинам рек имеет осина. Подлесок в таких лесах состоит из рябины, крушины, жимолости, почва покрыта ковром мхов, трав, ландышей, кислицы. Лиственные породы произрастают большей частью вдоль рек.
На растительный мир окрестностей города оказала существенное влияние деятельность человека. В старинных усадебных парках высаживались растения, в диком виде не растущие в здешних местах. Площадь городских и усадебных парков составляет более 240 га. До сих пор вокруг Балашихи встречаются интродуценты — растения, привнесённые сюда человеком. Основу парков составляют, как правило, липовые посадки. В Горенках и Пехра-Яковлевском сохранились лиственница сибирская, тополь белый, спирея дубравколистная, боярышник, клён татарский. В окрестностях Балашихи можно встретить пихту сибирскую, каштан конский, ель колючую, орех маньчжурский, сирень венгерскую и обыкновенную, жимолость татарскую, черёмуху Маака. В Пехра-Яковлевском встречается такое экзотическое растение, как гречиха сахалинская, а в Горенках — фиалка душистая.
На территории города и в его окрестностях расположены около 60 водоёмов, озёр, прудов. Самые известные озёра: у восточной окраины Аниськино иБабошкино, на северо-западе Мазуринское и Булганинское. Последнее озеро (фактически — пруд на реке Пехорке) не официально названо по имени советского государственного и военного деятеля Н. А. Булганина, который после выхода на пенсию в 1965 году проживал на даче на берегу озера[19]. Официальное название «Пруд Алексеевской Рощи».
Главной водной артерией Балашихи, которая пронизывает город с севера на юг, является река Пехорка, которая вместе с притоками образует уникальный комплекс прудов, формировавшийся на протяжении нескольких столетий. Ещё в XV—XVI веках при небольших поселениях были созданы маленькие пруды, один из которых, при впадении в Пехорку речки Малашки, в районе села Никольско-Трубецкое, сохранился до настоящего времени[20]. В XVII—XVIII веках в ходе строительства фабрик на Пехорке возникла новая система прудов. Дамбы и плотины были возведены в Пехра-Покровском, Блошихе, Леонове, Акатово. В северной части Пехорки был создан Маланьин пруд, который хорошо виден со Щёлковского шоссе. При балашихинской фабрике возник свой пруд, ширина которого составляла 150 метров. Чуть южнее, у сельца Сусаново-Гущинки (в районе нынешнего городского парка культуры и отдыха), был образован ещё один пруд длиной 800 метров и шириной 130 метров.