Közigazgatási területe táji-természeti értékekben gazdag. A Gödöllői-dombvidék országos jelentőségű védett természeti területhez tartozik. Ezen belül déli részei a Monor - Ceglédberceli-dombsághoz, délkeleti része a Felső- és Alsó-Tápió, valamint a Rákos-völgye közötti dombvidékhez kapcsolódik. Ez utóbbihoz csatlakozik a Pécel - Gyömrő közötti töréstől nyugatra elhelyezkedő Erdő-hegy Rákoscsaba feletti röge. A rákostól északra fekvő terület pedig a Fót - Mogyoród közötti dombvidék része. Pécel magasabb dombjai: a Baj "hegy" 301 méter, Erdő "hegy" 244 méter. A mai felszíni formák kialakulásának kezdete a harmadidőszak oligocén korszakára tehető. Elképzelhető, hogy e területekre is kiterjedt a felsőpannóniai beltó, amelynek üledékei az oligocén-miocén kőzetű felszínre rakódtak le. A beltó visszahúzódása után, elsősorban az Os-Dunából származó folyami homok rakódott a süllyedő szárazulatra (ez a folyamat mutatható ki a déli részen futó Monor - Cegéldberceli - dombságon), ezt lösz borítja a dombokon, a patakvölgyekben pedig a negyedidőszak holocén kori üledéke települt. A város határán folyik keresztül a Gödöllői - dombság egyik jelentősebb vízfolyása, a rákos-patak. Vízjárása szeszélyes, hóolvadáskor, nagyobb nyári esők alkalmával medre megtelik, szárazabb időben alacsony vízhozamú. Hossza 37,5 km, vízgyűjtő területe 152 km2. Talajának szerkezete meszes barna és rozsdabarna erdei (alapkőzete a dombsági részeken lösz), a rákos völgyében pedig lápi és öntés jellegű. Éghajlata mérsékelt, kontinentális, időlegesen óceáni, mivel jobban tagolt és magasabb térszínű, mint az Alföld.
   Ennek következtében valamivel alacsonyabbak a középhőmérséklet értékei, a csapadék pedig több (pl.: a kistarcsai mérőállomáson 577 mm/év, az isaszegin 561 mm/év átlagértéket mértek). Pécel neve a tudomány jelenlegi állása szerint személynévből keletkezett magyar névadással. Az alapul szolgáló német eredetű férfinév - Pecli, Pecili, Pezili - magyar oklevélkiadáson először 1152-ben fordult elő. Pauler Gyula múlt századi jelentős történész a névadót "A magyar nemzet története" című művében Pecil-ben, Péter magyar király (1038-1041; 1044-1046)főtanácsosában jelölte meg, állítását azonban kellőképpen nem bizonyította. Galgóczy Károly pedig a Pécz nemzetségből származtatta. E néven már 1338-ban történik utalás rá, s 1408-ban Maglóddal együtt a Péczeliek és a Hartyániak birtoka. Loicsod - Pécel pusztája - Árpád - kori falu, első okleveles említése 1326-ból való. A helységnév valószínűleg a korai Árpád-házi királyok vadászainak az emlékét őrzi. Feltehetően szláv eredetű, a lovce, lovci származéka, jelentése "vadászok, vadfogók". Sukoró - egykori puszta - Locsoddal együtt 1326-ban nyert említést. Domboktól és völgyektől átszelt területet jelentett, amely jó vadászó helye lehetett az itt megtelepedett egykori királyi vadászoknak. Bajtemetés, Bay temetés, Baj-hegy neve egy korábbi emberölés emlékét őrzi. A hagyomány szerint ennek a helynek a tetején vertek agyon - ismeretlen okból - és földeltek el egy Bay (Bai) nevű kondást.