Khu vực nghiên cứu lập quy hoạch nằm ở phía Tây Bắc TP Hà Nội, bao gồm toàn bộ địa giới hành chính thị xã Sơn Tây, gồm 9 phường: Lê Lợi, Phú Thịnh, Ngô Quyền, Quang Trung, Sơn Lộc, Xuân Khanh, Viên Sơn, Trung Hưng, Trung Sơn Trầm; 6 xã: Đường Lâm, Xuân Sơn, Thanh Mỹ, Kim Sơn, Sơn Đông, Cổ Đông và xã Cam Thượng, huyện Ba Vì. Diện tích nghiên cứu lập quy hoạch khoảng 12.185,22ha (gồm toàn bộ thị xã Sơn Tây diện tích khoảng 11.353,22ha và xã Cam Thượng, huyện Ba Vì diện tích khoảng 832ha). Dân số dự kiến đến năm 2030 khoảng 239.800 người.
Theo quy hoạch, thị xã Sơn Tây là trung tâm kinh tế, văn hóa, khoa học - kỹ thuật phía Tây Bắc của Thủ đô; phát triển các chức năng về dịch vụ thương mại, y tế, giáo dục đào tạo cấp vùng, du lịch văn hóa lịch sử, sinh thái, gắn với những giá trị lịch sử truyền thống của địa phương, công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp... Đô thị vệ tinh Sơn Tây, 1 trong 5 đô thị vệ tinh của Thủ đô, là đô thị văn hóa lịch sử được xác định mục tiêu phát triển đô thị văn hóa đặc trưng cửa ngõ phía Tây Bắc của Thủ đô trên cơ sở bảo tồn di sản văn hóa truyền thống (thành cổ Sơn Tây, làng cổ Đường Lâm và các di tích lịch sử văn hóa khác), bảo tồn và phát triển tiểu thủ công nghiệp phục vụ du lịch.
Định hướng tổ chức phát triển không gian thị xã Sơn Tây bao gồm 2 khu vực chính: khu vực phát triển đô thị (thuộc đô thị vệ tinh Sơn Tây) và khu vực phía Bắc của thị xã Sơn Tây là đầu mối giao thông của các tuyến đường kết nối với trung tâm TP Hà Nội và các tỉnh, huyện lân cận. Định hướng phát triển không gian của đô thị vệ tinh lấy khu đô thị hiện hữu của thị xã, khu thành cổ, phố cũ là hạt nhân, phát triển mở rộng đô thị mới về phía Tây, hướng khu vực hồ Xuân Khanh và xã Cam Thượng, huyện Ba Vì. Khu vực phát triển đô thị được tổ chức thành 3 vùng không gian chính: Khu bảo tồn, hạn chế phát triển; khu phát triển đô thị mới; khu tổ hợp y tế, trường đại học. Khu vực ngoại thị (nông thôn) và khu vực du lịch sinh thái: Nằm ở phía Nam thị xã, gắn với các vùng sản xuất nông nghiệp, khu cảnh quan thiên nhiên: Hồ Đồng Mô, hồ Xuân Khanh, tạo nên một vùng hành lang xanh nông nghiệp, sinh thái, mật độ xây dựng thấp gắn với các sông ngòi, kênh mương thoát nước.
Khu phát triển đô thị mới lấy khu vực thành cổ làm không gian trọng tâm để phát triển đô thị về hướng Tây, đến khu vực hồ Xuân Khanh. Phát triển đô thị mới về bờ Tây sông Tích để bảo tồn, tôn tạo khu phố cũ ở bờ Đông sông Tích, đồng thời tạo các liên kết về trục không gian, giao thông giữa khu cũ bảo tồn và khu phát triển mới. Trung tâm công cộng đô thị được phát triển kết hợp không gian quảng trường và bám theo các trục chính kết nối với TP trung tâm theo Quốc lộ 32, Quốc lộ 21.
Quy hoạch cũng xác định việc hình thành các cụm đổi mới đồng thời là khu trung tâm các xã: Đường Lâm, Xuân Sơn, Kim Sơn, Thanh Mỹ, Sơn Đông, Cổ Đông để hỗ trợ về sản xuất đối với làng nghề, chăn nuôi, trồng trọt, phát triển hạ tầng xã hội.
