Presenta un clima mediterráneo continentalizado, caracterizado por condiciones bastante extremas. Los inviernos son largos y fríos, y los veranos muy calurosos y secos. Las precipitaciones son escasas. Sin embargo, en las subzonas de San Martín y El Molar, la mayor altitud de los viñedos garantiza noches frescas en verano, lo cual es vital para una maduración equilibrada y para mantener la acidez de la uva.

Es tremendamente variado dependiendo de la subzona, lo que aporta gran riqueza a la denominación. En Arganda y Navalcarnero predominan los suelos sedimentarios, arcillo-arenosos y calizos. Por el contrario, en San Martín de Valdeiglesias el suelo es de arena granítica (ideal para vinos minerales), mientras que en El Molar destacan las pizarras y los gneises.

Conviven castas internacionales con un patrimonio autóctono de altísimo valor. Entre las tintas, las reinas absolutas son la Garnacha Tinta (la gran estrella de la zona oeste) y el Tinto Fino o Tempranillo (dominante en el sur y sureste), acompañadas de Syrah, Cabernet Sauvignon, Merlot y Petit Verdot. Entre las blancas, destacan joyas puramente locales como la Malvar y la elegante Albillo Real, además de Airén, Macabeo (Viura), Torrontés, Parellada y Moscatel de Grano Menudo.