Theo quy hoạch chung, Thị trấn sinh thái Quốc Oai có tổng diện tích đất nằm trong phạm vi nghiên cứu lập quy hoạch khoảng 1.900ha, trong đó, diện tích đất xây dựng đô thị khoảng 900ha. Dân số dự kiến khoảng 49.000 người, tối đa không quá 60.000 người.
Thị trấn sinh thái Quốc Oai gồm: Phần diện tích đất đô thị phía Bắc ranh giới thị trấn sinh thái (thuộc cụm công nghiệp Bình Phú - Phùng Xá, huyện Thạch Thất); Địa giới hành chính thị trấn Quốc Oai; Một phần các xã Ngọc Liệp, Ngọc Mỹ, Thạch Thán, Yên Sơn, Phượng Cách, Sài Sơn thuộc huyện Quốc Oai và xã Phùng Xá của huyện Thạch Thất.
Theo đồ án Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050, Thị trấn sinh thái Quốc Oai là đô thị sinh thái phát triển bền vững, cân bằng giữa các yếu tố văn hóa, lịch sử, môi trường tự nhiên và vùng cảnh quan sông Đáy, sông Tích; Phát triển nông nghiệp công nghệ cao, bảo tồn các yếu tố di tích văn hóa đặc trưng, cảnh quan thiên nhiên khu vực. Với các chức năng: Đô thị sinh thái, trung tâm nghiên cứu nông nghiệp công nghệ cao, du lịch sinh thái và tâm linh, khu vực đô thị, làng xóm hiện hữu chỉnh trang.