包头属半干旱中温带大陆性季风气候。这里景色宜人，气温适度。据《包头市2017年国民经济和社会发展统计公报》，全年平均气温为7、2摄氏度，年平均风速1、2米每秒，年降水总量421、8毫米，年日照时数2882、2小时。全年空气质量二级以上良好天数达到324天，比上年增加3天。

包头地处渤海经济区与黄河上游资源富集区交汇处，北部与蒙古国东戈壁省接壤，南临黄河，东西接土默川平原和河套平原，阴山山脉横贯中部。包头城市建成区面积360平方公里，市中心区面积315平方公里。包头境内有阴山山脉的大青山、乌拉山，山峰平均海拔2000米，最高峰海拔2324米。全市由中部山岳地带、山北高原草地和山南平原三部分组成，呈中间高，南北低，西高东低的地势。黄河流经包头市境内214公里，公路、铁路两桥并行飞架黄河南北。