Doğusunda İstanbul Boğazı, kuzeyinde ise Karadeniz doğal sınırıdır. Istranca Dağları’nın güneydoğu istikametinde alçalarak İstanbul Boğazı’nda sonuçlanan ve azami yüksekliği 230 metreye ulaşan hafif dalgalı bir peneplenin üzerinde yer almaktadır. Adını, Kanuni Sultan Süleyman’ın 1521 yılında Belgrad Seferi dönüşünde beraberinde getirdiği Sırp savaş esirlerini yerleştirmesi nedeniyle Belgrad olarak adlandırılan köyden almıştır. Ormanın bütünlüğünün korunması için, Osmanlı padişahlarının neredeyse tamamı tarafından fermanlar verilmiştir. Ancak, buraya yerleştirilen Sırplar, bentlerin suyunu kirletince ormandan çıkarıldı ve çevre kirliliği yaratan Belgrad Köyü kaldırıldı. (1894).

Belgrad Ormanı yüzyıllar boyunca su üretimi fonksiyonuyla öne çıktı, ancak XIX. yüzyılın ikinci yarısından sonra ormanların işletilmesinde farklı bir bakış açısının benimsenmesi düşünülerek yurtdışından uzmanlar davet edildi ve bu tarihten sonra Belgrad Ormanı, Türkiye’de bilimsel temellere dayalı ormancılığın ilk adımlarının atıldığı ormanlardan biri oldu. 1910 yılında Bahçeköy’de Orman Mektebi Alisi’nin kurulmasıyla Belgrad Ormanı’nın eğitim-öğretim ve araştırma fonksiyonu da daha belirgin olarak gündeme geldi ve böylece günümüzde hala İstanbul Üniversitesi’ne bağlı olarak hizmet veren Orman Fakültesi’nin de esas temelleri atıldı. Yüzyıllardır süren gelenek Cumhuriyet’in ilanından sonra da bozulmadı ve orman su üretimi fonksiyonunun yanı sıra, eğitim ve uygulama ormanı olarak sıkı bir şekilde korunmaya devam etti. Bu yıllarda, dönemin Cumhurbaşkanı Gazi Mustafa Kemal Atatürk’ün imzasının olduğu 12.11.1924 tarihli bir kararname ile muhafaza teşkilatı takviye edilen Belgrad Ormanı’nın, bir anlamda ülkenin umudu olarak bakılan yeni nesil orman mühendislerinin yetiştirilmesi için de en uygun yer olarak görülmesi ile birlikte ülkenin ilk örnek orman işletmesi, orman fidanlığı ve ilk arboretumu gibi ilklere imza atıldı.

Atatürk Arboretumu, bilimsel araştırma ve gözlem amacıyla orijini ve yaşları belli, her biri doğru ve dikkatli bir şekilde bir araya getirilmiş olan çoğunluğu ağaç ve diğer odunsu bitki taksonlarının uygun seçilmiş alanlarda yetiştirilip sergilendiği tabiat parçası olup, Türkiye’nin uluslararası tek Arboretumu olma özelliğini taşımaktadır. Arboretum ziyaretçi girişine açıktır.

Belgrad Ormanı, Marmara iklim kuşağına girmektedir. Yılın hemen hemen tamamında hâkim rüzgar kuzeydoğudan (Karadeniz’den) esmektedir. Akdeniz ve Orta Avrupa iklimleri arasında bir geçiş iklimine sahip olup ilkbahar serin, yaz sıcak, sonbahar kısmen ılık, kışları ise oldukça soğuktur. Denizden yüksekliği fazla olmamasına rağmen yoğun yağış alan bir bölgedir. Bu sebeple farklı bitki türlerine ev sahipliği yapar. 400 bitki, 169 kuş, 56 kelebek ve yüzlerce mantar türünün doğal yaşam ortamıdır. Ayrıca İstanbul’un özellikle Taksim ve Beyoğlu kesiminin su ihtiyacını karşılaması amacıyla 1620-1839 yılları arasında yapılmış olan yedi adet bent mevcuttur: Kömücübent (1620), Büyük Bent (1724), Topuzlu Bent (1750), Ayvat Bendi (1765), Valide Sultan Bendi (1796), II. Mahmut Bendi (1839), ve Kirazlı Bent (1818).

Belgrad Ormanı, İstanbul Orman Bölge Müdürlüğü’nün sınırları içerisinde yer almaktadır. 1956 yılında mesire ve piknik alanı olarak halka açıldı. Belgrad Ormanı tabiat parkları içinde merkez sayılabilecek bir konumda olmasının avantajı ile ormanda günübirlik rekreasyonel faaliyetlerin gerçekleştirilebildiği, sahip olduğu koşu ve yürüyüş parkuru ile de sportif amaçlı olarak ziyaretçilerini kendini çekebilen, bitki ve hayvan zenginliği ile doğanın sesini ve tarihin izlerini sunan bir alan olması ile en çok bilinen ve yoğun olarak kullanılan bir alandır.

Belgrad Ormanı’na ulaşım Sarıyer Bahçeköy kapısı veya Kemerburgaz Kurtkemeri kapısından mümkündür. Otobüs ile ulaşmak isteyenler için İETT’nin seferleri Bahçeköy kapısına kadar mevcuttur. Orman içerisinde geyiklerin korunması ve popülasyonlarını desteklemek amacıyla kurulan 100 hektarın üzerinde alana sahip bir Geyik Üretim Çiftliği yer almaktadır. Burada gerekli bakımları yapılan geyikler, farklı illerdeki milli parklara da gönderilmektedir. Orman içinde yaban hayatına dair birçok izlenime rastlanmaktadır. Yaban domuzu, çakal, tilki, kirpi, köstebek, gelincik ve tavşan kayıt altına alınan türler arasındadır. Bunun dışında yılan, kaplumbağa, kertenkele, kurbağa türleri de görülmektedir. Bentlerde çeşitli balıklar, özellikle sazan bulunmaktadır.

Belgrad Ormanı içinde belirlenmiş mesire alanları dışında kalan bölümler koruma altına alınmıştır. Orman kanunları gereğince mesire alanları dahil; kamp yapmak, konaklamak ve yer ateşi yakmak kesinlikle yasaktır.