El término municipal de Pelayos de la Presa se encuentra situado en el oeste de la Comunidad de Madrid, en el vértice formado por las provincias de Ávila y Toledo. Constituye un pequeño enclave que únicamente limita con San Martín de Valdeiglesias, a excepción del punto más oriental en el que coinciden ambos con un tercer municipio: Navas del Rey.

Se trata de uno de los términos más pequeños de nuestra provincia: su extensión, semejante a una circunferencia, tan sólo abarca 7,67 km2. Situado en la margen derecha del río Alberche, a 40º 21' 33'' N. y 4º 20' 3'' O. y a una altitud de unos 557 m, se encuentra orográficamente cerrado, en sus tres lados norte, este y sur, por altos cerros rocosos: al sur el de las Mucas, el más alto de ellos, con sus 823 m; al norte el Cerro de San Esteban (792 m) y al este el del Cubo (630 m), que forma una angosta garganta a través de la cual se abre el paso por carretera al municipio. Ésta es la única vía de comunicación que cruza el término de este a oeste, la carretera M-501, con origen en Alcorcón y paso por San Martín de Valdeiglesias, en dirección a Cáceres (Plasencia). Desde Madrid, de la que dista 63 km, la comunicación se realiza por la autovía de Extremadura, hasta Alcorcón.




Al otro lado del Cerro del Cubo, una garganta más profunda da cabida a la Presa de San Juan, cuyo embalse baña una pequeña parte de la zona norte del término, donde se recoge por la represa llamada de San Juan-Collado. Tras el salto de la presa de San Juan, el río Alberche roza apenas el vértice este del municipio, en el punto donde se levanta el antiguo puente de San Juan, compartido con San Martín de Valdeiglesias, a pocos pasos ya de terrenos de Navas del Rey.
Frente al protagonismo del Alberche y el extenso embalse de San Juan, un arroyo menor, el del Molino de la Presa (al que desembocaba el llamado de las Labores) atravesaba el municipio y la población, discurriendo paralelamente a la carretera.

Algo más al norte, en la misma dirección, recorría el término la línea del Ferrocarril de Madrid a San Martín de Valdeiglesias, cuyas avanzadas obras, incluida la estación de Pelayos, nunca dieron servicio a la zona y fueron abandonadas tras la Guerra Civil. Una única vía pecuaria atravesaba el término y la misma población, en el eje ahora ocupado por la carretera: la Colada de paso de ganado del Camino de Madrid.
El núcleo urbano de Pelayos de la Presa ocupa, prácticamente, la totalidad del valle circundado por los cerros del término. Extendido en dirección oeste, hacia donde la llanura se abre al vecino San Martín de Valdeiglesias, la pequeñez del término, junto con el gran desarrollo de colonias y urbanizaciones de segunda residencia, hacen colmatar la mayor parte del territorio.