锡林郭勒盟位于中国的正北方，内蒙古自治区的中部，驻地锡林浩特市。这里既是国家重要的畜产品基地，又是西部大开发的前沿，是距京津唐地区最近的草原牧区。 地处东经115°13'—117°06'、北纬43°02'—44°52'。北与蒙古国接壤，南邻河北省张家口、承德地区，西连乌兰察布市，东接赤峰市、兴安盟和通辽市，是东北、华北、西北交汇地带，具有对外贯通欧亚、区内连接东西、北开南联的重要作用。
其主要气候特点是风大、干旱、寒冷。年平均气温0—3℃，结冰期长达5个月，寒冷期长达7个月，1月气温最低，平均-20℃，为华北最冷的地区之一。7月气温最高，平均21℃。年较差为35—42℃，极端最高气温39.9℃，极端最低气温—42.4℃，日较差平均为12—16℃。平均降雨量295mm，由东南向西北递减。最大降水量628毫米（太仆寺旗，1959年），最小降水量83毫米（二连浩特市，1966年），降雨多集中在7、8、9三个月内。每年11—3月平均降雪总量8—15毫米，1977年10月26日一29日降雪总量达36—48毫米，降雪中心达58毫米。年平均相对湿度在60%以下，蒸发量在1500—2700毫米之间，由东向西递增。二连市最大蒸发量达到3150毫米（1963年）。蒸发量最大值出现在5—6月份。年日照时数为2800—3200小时，日照率64—73%，无霜期110一130天。
锡林郭勒盟是一个以高平原为主体，兼有多种地貌的地区，地势南高北低，东、南部多低山丘陵，盆地错落其间，为大兴安岭向西和阴山山脉向东延伸的余脉。西、北部地形平坦，零星分布一些低山丘陵和熔岩台地，为高原草场。海拔在800—1800米之间。最高山峰为古如格苏乌拉山峰，海拔1957米。浑善达克沙地又称小腾格里沙地，由西北向东南横贯中部，东西长约280公里，南北宽约40—100公里。属半固定沙地。