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雙溪區北以 [[ 草山 ]] 、大平林山與瑞芳區交界，西接平溪區，南以海拔四百到八百公尺不等伏獅山脈海與坪林區相鄰，東則以雙溪川中游的長潭為分斷點和貢寮區為界，東南以雪山山脈北段鶯子嶺與宜蘭縣交界。海拔最高點是鶯子嶺的847公尺，最低點不到50公尺，多丘陵地形。<ref>[http://www.shuangxi.ntpc.gov.tw/_file/2985/SG/54529/FG0000002985000002_1_2.html 新北市雙溪區公所《雙溪地理生態》]</ref>

雙溪區境內有平林溪與牡丹溪兩條主要溪流，平林溪發源於本區之海拔約四百公尺盤山坑山區，經柑腳、外柑腳、上林、平林到雙溪里，與牡丹溪匯流成雙溪河。 [[ 牡丹溪 ]] 又名武丹坑溪，發源於三貂武丹坑。雙溪河亦稱雙溪川，曲折東南行約二公里接丁子蘭溪，入貢寮區以後形如大河。