Tanto Pinilla del Valle como el resto de los pueblos del Valle Alto del Lozoya se encuentran situados en la margen izquierda del río, en la ladera orientada al Sur. El término municipal de Pinilla comprende una estrecha franja de terreno, perpendicular al río y entre los límites naturales que marcan las líneas de cumbres. Por ello, se encuentran en éste todos los componentes geográficos del Valle con sus altas cumbres, monte alto y suaves laderas que llegan dulcemente a los llanos del fondo del valle. El pueblo se asienta en la cabecera del Embalse de Pinilla, destacable elemento paisajístico y comienzo de una de las redes de abastecimiento de agua a Madrid capital.

Riegan además el término varios arroyos que corren por la ladera hacia el centro del Valle y vierten sus aguas en el Lozoya o en el Embalse.

En las faldas de la Sierra destacan las enormes extensiones de bosques de rebollos y algunas encinas. Las partes llanas están dedicadas a pastos y abundan también los fresnos y álamos. La ganadería, importante fuente de riqueza, se encuentra en regresión. La agricultura, siempre ha sido menos importante que la ganadería y la explotación del bosque. Actualmente, se mantienen algunos cultivos de regadío y pequeñas huertas para el consumo doméstico, integradas en el tejido urbano.

Respecto al origen del topónimo, algunos autores lo relacionan con los "muchos y buenos pinos que había en el lugar", lo que no parece corresponder a la realidad. Otros, como Jiménez de Gregorio entienden que procede de Pinilla, "planta labiada de flores amarillas, viscosas y que despiden un olor parecido al pino".