【地理位置】 位于锡林郭勒盟西部，东经111°08′－114°16′，北纬41°55′－43°51′，东部与苏尼特左旗、镶黄旗毗邻，南部与乌兰察布盟察右后旗，商都县相连，西部与乌兰察布盟四子王旗接壤，北与蒙古人民共和国交界，国境线长81公里，东北角同边境海关城市二连浩特市环接，北京-乌兰巴托-莫斯科国际铁路线贯穿全境，西南经集宁至呼和浩特376公里，东南经张家口至北京727公里。
【地形地貌】 地处乌兰察布高平原东侧，阴山山脉之北。地质构造属于古湖盆上升而成的层次剥蚀高平原，海拔900－1 400米，最高1 670米，地势由南向北倾斜，大致可分三个阶梯．第一阶梯南接阴山山脉北麓，地势最高，海拔l 200米以上，山丘起伏较大，河谷侵蚀切割较明显，由变质岩和不同时期的花岗岩组成。第二阶梯为朱日和镇以北至赛乌素，海拔1 000－1 200米之间，地势较平坦，其间有大小不等的古湖泊及古河道遗迹，表层大部分以第三组和中生代的红色砂岩、泥岩和沙砾岩为基底，上面覆有不厚的第四组残积物和风积物。第三阶梯海拔低于1 000米，多在900米左右，为全旗最低点，是著名的二连盆地。区内有面积不大的盐湖、碱湖低地。西北角有一片剥蚀丘陵，由古老的变质岩和火成岩组成，在强烈的剥蚀作用下，岩石裸露，同时由于西北风的搬运作用，沿其东南缘形成一条顺风而下的沙地。
【气候】 冬季处于蒙古高气压控制下，具有典型的大陆性气候特点。每当大陆高气压向南扩展时，气温急剧下降，气压增高，出现寒流。夏季因受东南山地阻挡，季风只能达到南部山丘地带即消失，夏季干燥少雨，年均降水量为170-190毫米，年平均蒸发量为2 703毫米左右，最大降雨年份1959年，中部地区曾达到393．8毫米，年平均气温4．3摄氏度。
【水文】 由于深居内陆，地处高原、缺乏各种形态的地表水。有诺尔(即湖泊)300多处，但大多是雨季暂时存水，其它季节多处于干涸状态。南部山谷间虽有些河床，除雨季会出现洪水外，其它时间无水或水少。地下水位深、贮量少，其流向与整个地势相一致，含水层埋藏深度从南向北由深至浅，降水少，地表水贫乏，地下水不稳定，深层水开发困难，在一些地区形成缺水草场。 
【自然资源】 已探明的地下资源有石油、天然碱、铁、萤石、芒硝、石膏、石灰、锰、蛇纹岩、花岗岩、硅石、铜、金等。著名的查干诺尔碱矿、朱日和地区铁矿矿点，已开采。