Thành Bình Lỗ được xây dựng trên một doi đất cao, có tọa độ là 21.236822 vĩ tuyến Bắc và 105.918846  kinh tuyến Đông, ngay bờ Nam sông Cà Lồ, cách ngã ba Xà khoảng 2 km.  Doi đất có hình dạng giống như một chiếc móng chân ngựa, chỗ rộng nhất lên đến trên 700 m, hơn 2/3 chu vi được bao bọc bởi dòng sông Cà Lồ tạo thành con hào thiên nhiên khó vượt qua. Lòng sông Cà Lồ nhỏ hẹp, bề ngang trung bình khoảng 50 m và về mùa cạn mực nước thông thường chỉ dao động từ 1,0 m đến 2,5 m. Với điều kiện như vậy nên xưa kia Lê Hoàn có thể ra lệnh cho quân và dân "thung mộc hạn giang" nghĩa là có thể đóng cọc tre gỗ thẳng xuống lòng sông từ bờ này sang bờ kia để cản giặc.

Toàn bộ khu vực ngã ba Xà, với sông ngòi và rừng rậm thời bấy giờ, dễ dàng cho phép xây dựng ở đây một  trận địa mai phục như vậy. Đặc biệt dải đất với diện tích khoảng 5 km2 này lại được bao bọc bởi 3 khúc sông, một đoạn là hạ lưu sông Cà Lồ khoảng 2 km, một khúc sông Cầu và một nhánh sông nhỏ nối tắt từ sông Cà Lồ đến bến đò Như Nguyệt dài hơn 3 km. Đỉnh giữa của tam giác là ngã ba Xà, cạnh đáy là nhánh sông nhỏ (đến thời Nhà Trần và Hậu Lê bịt kín bởi các con đê). Đỉnh bên trái của tam giác là doi đất nhô cao hơn hẳn khu vực xung quanh. Mạng lưới sông ngòi, thuỷ văn ở đây tuy nhỏ nhưng đủ tạo thành một vùng khép kín, liên thông với nhau, dễ dàng phát triển thành một căn cứ thủy binh mạnh khi chiến sự xảy ra.

Doi đất như được thiên nhiên tạo ra để trở thành một pháo đài dễ phòng thủ và khó tấn công. Gần đây nhất là vào cuối thế kỷ 17, một số giáo sĩ phương Tây đầu tiên đã đến nơi này để truyền đạo, họ gom dân và xây dựng trên doi đất này một làng Công giáo đông đảo, về sau phát triển thành một Xứ đạo lấy tên là Trung Nghĩa [1]. Tuy ngôi làng chỉ tồn tại đến năm 1954, nhưng qua đó cũng cho thấy người phương Tây coi trọng giá trị quân sự của doi đất này trong việc phòng thủ Hà Nội từ xa trước những mối đe doạ từ phía Bắc. Sau năm 1954, khi hiệp định Giơ ne vơ được ký kết, toàn bộ làng đạo Trung Nghĩa đã di cư vào Nam.