乌兰察布位于内蒙古的中部，介于北纬39°37′～43°28′，东经109°16′～114°49′之间。东部与河北省接壤，东北部与锡林郭勒盟相邻，南部与山西省相连，西南部与首府呼和浩特毗连，西北部与包头相接，北部与蒙古国交界。

乌兰察布有草原云谷、中国草原避暑之都、空中三峡风电之都、吉祥草原神舟家园、中国马铃薯之都等美称。

乌兰察布市地貌类型多样，自北向南主要由内蒙古高原、乌兰察布丘陵、阴山山地和丘陵台地四部分组成。

乌兰察布草原上分布着众多的岩画，被称为“乌兰察布岩画”，是中国北方草原岩画的重要组成部分，是中国北方古代游牧民族的文化遗存。