El municipio de Melchor Ocampo se localiza en la región norte del Estado de México y al noreste de la ciudad de Toluca a 106 kilómetros de distancia y 40 kilómetros al norte de la ciudad de México.
La cabecera municipal con el mismo nombre, se sitúa a 5 kilómetros al noreste de Cuautitlán sobre la carretera que une a esta población con Zumpango. Sus coordenadas son: 19º42'30" de latitud norte y 99º8'40" de longitud oeste del meridiano de Greenwich; con una altitud media de 2,660 metros sobre el nivel del mar, limita al norte con el municipio de Zumpango; al sur con Cuautitlán y Tultepec;: al este con Tultepec y Nextlalpan, por el oeste con Cuautitlán.
Respecto a la extensión territorial en el municipio no existen criterios uniformes, según datos aportados en 1973, por el Departamento de Estadística de la Dirección de Promociones del Gobierno del Estado su superficie es de 32.48 kilómetros cuadrados.
De acuerdo a los indicadores básicos para la planeación regional de 1997, la superficie del municipio es de 15.19 Kilómetros cuadrados.
De acuerdo a los datos del INEGI la superficie del municipio es de 17.78 kilometros cuadrados.
El territorio del municipio, forma parte de la meseta que constituye la parte básica del valle de México y carece de accidentes geográficos de alguna importancia. De igual forma no representa ninguna altura considerable y solamente los lomeríos ubicados al oriente de la cabecera municipal rompen la perfecta armonía del valle, con una altitud máxima de 2,300 metros sobre el nivel del mar.
El municipio carece de sistemas hidrológicos, manantiales u otras fuentes acuíferas, los arroyos son cauces ocasionales que concentran las aguas pluviales.
Para el suministro de agua potable a los centros de población, se cuenta con cinco pozos profundos, que a causa de la falta de equipamiento de estos y la explotación demográfica ya son insuficientes.
Por su parte el sector agropecuario aprovecha para el cultivo, las aguas pluviales y los canales de riego del río Cuautitlán que tiene su nacimiento en el lago de Guadalupe.
En el territorio de Melchor Ocampo predominan los 14º y 16° Celcius, denominado BS C wkg semiseco, aunque también se considera al Cwbig, clima temporal subhúmedo, el de menor precipitación de los templados; verano nardo, con porcentaje de lluvias invernal menor a 5, con poca fluctuación térmica cuya temperatura máxima es de 24ºC a 30ºC y la mínima entre 5ºC y 10ºC, con variaciones diurnas y estacionales, su temperatura media es de 14º a 18º C.
Las precipitaciones pluviales en el verano se refuerzan por fenómenos convectivos, es decir, calor que se concentra en los principales valles y que hace ascender la humedad, cuando ésta se enfría se origina temporada de lluvias, alrededor de la segunda quincena del mes de mayo. Durante este período llegan a caer granizadas y su frecuencia se da de 10 a 20 días al año. Las lluvias más abundantes se presentan en junio, julio, agosto y septiembre, la precipitación promedio anual es de 500 a 800 milímetros.
Las primeras heladas se registran después de la segunda quincena de octubre, aunque con mayor frecuencia en diciembre, enero y febrero. Los vientos predominantes son alisios, del oeste y polares.
Dentro de los límites municipales no existen zonas forestales ni yacimientos de petróleo o metalíferos de ninguna especie, las únicas minas existentes son: de piedra, de recinto, tezontle rojo y negro y de tepetate amarillo, mantos que se localizan en el lomerío y que están prácticamente agotados.
Como sabemos, el valle de México es una enorme depresión que durante el periodo Plioceno, último de la época Terciaria, estuvo ocupado por un anchuroso mar interior; sin embargo, ya para la era Cuaternaria, este mar había sufrido un proceso sedimentario y la parte más baja del valle de México estaba ocupada por un gran lago que cubría una vasta extensión. Este lago primitivo fue reduciéndose hasta definirse en cinco lagos pequeños que fueron: los de Chalco, Xochimilco, Tetzcoco, San Cristóbal Ecatepec y Xaltocan-Zumpango.
Las depresiones ocupadas originalmente por estos lagos fueron rellenados paulatinamente por sedimentos de aluvión o sea, materiales finos arrancados de las montañas circundantes y transportadas por las aguas de escurrimientos, también fueron rellenándose con la gran cantidad de cenizas volcánicas que fueron arrastradas como corrientes de lodos o como lluvia directa al ser lanzadas por los aires durante las erupciones. Algunos lagos como el Xaltocan en cuyas inmediaciones quedara Melchor Ocampo, eran alimentados en parte por manantiales de agua salada, lo cual explica los mantos salitrosos ubicados dentro del municipio.
El tipo de tierra predominante es la conocida como vertisol V, o sea suelo que se revuelve o voltea, arcillosos y frecuentemente negro, grises o rojizos, pegajosos cuando están húmedos y muy duros y agrietados cuando están secos, en general se erosionan poco y a veces son salinos. Con respecto a las lomas su composición es de basaltos colados.
Melchor Ocampo se ubica dentro de la región xerofítica mexicana de la Provincia de la Altiplanicie, en las que predominan las tierras aptas para la agricultura y el pastizal inducido. En sus paisajes de valles abiertos con agricultura se pueden apreciar árboles de pirul, fresno, pino, zapote blanco, eucalipto, sauce, jacaranda, huizache y cazuarinas. También abunda el nopal y el maguey, del que se aprovecha el pulque.
Entre las hierbas más comunes y medicinales se encuentran gordolobo, manrrubio, ruda, malva, berro, epazote, rosa blanca, gigantón, yolochiche o ala de ángel, romero, hinojo, quelite, verdolaga, yerbabuena, epazote de coyote, te de milpa, quelite, cedrón, peshto, golondrina ajenjo y mejorana.
Casi todos los hogares se encuentran adornados con plantas como: alcatraz, dalia, platanillo, gloria plumbago, pensamiento, nomeolvides, nopalillo, madreselva, violeta, geranio, malbón, sábila, nochebuena, bola de nieve, tulipán, amapola y rosas.
La fauna considerada antropógena al igual que la flora es escasa y se reduce a algunas variedades de: víboras, tuza, zorrillo, ardilla, conejo y liebres. Entre las aves se encuentran: gorrión, golondrinas, chupamirto o colibrí, coquita, tórtola y cuervo. Los insectos que más abundan son: abeja, jicote, abejorro, avispa, catarina, cochinilla, chapulín, grillo, gorgojo, hormiga de diferentes tamaños, mayates, mariposas, moscas, mosquitos, palomilla, pulgón, pinacate, escarabajo, libélula, alacrán, arañas de diferentes tamaños, caracol, tlaconete, ciempiés, gallinita ciega, luciérnaga, lombriz de tierra y gusanos de nopal y de maguey. Entre los peces y batracios se encuentran: sapos, ranas, sanguijuelas, cucarachas, tijerillas y en algunas ocasiones ajolotes.
Los animales domésticos predominantes son: cerdo, vaca, buey, burro, caballo, carnero, cabra, gallina, gallo, guajolote, ganso, pato, paloma, loro, canario, gorrión, conejo, perro y gato.
Otras especies que tienen su hábitat en el municipio son los murciélagos y los tecolotes.