높이는 810.3m이다. 광주산맥에 속하는 이 산은 경춘가도의 마치고개에서 북쪽으로 3㎞ 지점에 있으며, 산세가 험하고 조잡하다 하여 예로부터 소박맞은 산이라는 별칭이 있다. 주봉을 중심으로 북동쪽은 경사가 급하고 서쪽은 완만하다.
고려말 이성계(李成桂)가 이 산이 매우 높아 손이 석자만 길어도 하늘을 만질 수 있겠다 하여 천마산(하늘을 만질 수 있는 산)이라는 이름이 비롯되었다고 한다.
온대중부림에 속하는 지역으로 소나무와 굴참나무, 신갈나무 등의 참나무류와 서어나무, 고로쇠나무, 까치박달 등의 낙엽활엽수가 우점종을 이룬다. 급경사지의 분포도 넓은 편이며 고도에 비해 경사가 급한 편에 속한다.
능선이 산정을 중심으로 방사상 형태를 이루고 있어 어느 지점에서도 정상이 바라보인다. 천마산의 북쪽 능선을 따라 괘라리고개에서 서북쪽에 철마산(鐵馬山, 711m)이 있다.
북쪽 기슭에는 고려 초인 949년에 창건된 것으로 알려진 보광사가 있는데, 임경업장군의 전설이 서려 있는 곳이다.
산록부는 밭이나 목장으로 이용되며, 각종 연수원ㆍ수련장 등이 있고, 산의 남쪽 기슭에 1982년 스키장이 조성되었으며, 서울로부터 32km의 거리로 근교 위락지로 각광받고 있다.
인근 관광지로 모란미술관, 서울종합촬영소, 수동국민관광지, 몽골문화촌, 홍유릉과 축령산 자연휴양림이 있다.
1983년 8월 군립공원으로 지정되었으며, 2023년 8월 40년 만에 시립공원으로 변경되었다.