乌兰察布系蒙古语，汉语意为“红山口”。因清代首次会盟地选在红山口而得名。位于内蒙古自治区中部，位于北纬39°37＇～43°28＇、东经109°16＇～114°49＇，面积54491.9平方公里。乌兰察布盟行政公署驻集宁市，2003年12月1日经国务院批准，撤销乌兰察布盟设乌兰察布市，集宁市改为集宁区。乌兰察布市境内山峦起伏，丘陵交错，构成以波状丘陵为主的地形特点。北枕蒙古高原，中横阴山山脉，南伸黄土丘陵。阴山山脉中段——大青山横亘于市境中部，将全市分为南、北两部。南部称为“前山地区”，包括集宁区、丰镇市、兴和县、察哈尔右翼前旗、卓资县、凉城县。前山地区的地形复杂，丘陵起伏，沟壑纵横，间有高山；北部丘陵、盆地相间，有大小不等的平原。北部称为“后山地区”，包括化德县、商都县、察哈尔右翼中旗、察哈尔右翼后旗、四子王旗。为丘陵区，地形南高北低，海拔高度965～1489米。地质底层多为岩石，表层覆以0.5米以上的沙质粘土。再北为波伏平原，地形由南向北缓慢倾斜，海拔高度在1000米上下，地表沙土覆盖，是比较平坦的天然牧场。大青山海拔高度1595～2150米，主峰2271米；辉腾梁海拔高度2118米，它的支脉蛮汉山海拔高度2300米，马头山海拔高度2084米，苏木山主峰海拔高度2394米。多数山坡的背阴面有众多小片次生林。境内有黄河、永定河、内陆河三大水系。主要河流有17条，其中内陆河9条、外陆河8条。外陆河水系有大黑河、杨家川河、浑河（属黄河水系）、二道河、银子川河、阳河、饮马河（属永定河水系）。内陆河水系有赛音呼都格郭勒、碱海子、塔布河、乌兰沟河、开令河、艾不盖河、察汉淖等。河流特点是流程短，总水量小，含沙量大，冰冻期长。有湖泊35处，总面积约486平方公里，均为淡水湖，其中凉城县境内的岱海最大，其次是察哈尔右翼前旗境内的黄旗海。中型湖泊有商都县境内的五台海子、察哈尔右翼后旗境内的察汉淖，总面积约60平方公里。小型湖泊总面积约13.33平方公里。大中型水库17处，面积约31.33平方公里。小塘坝和蓄水池面积约为42平方公里。人工鱼塘1.2平方公里。低洼沼泽、盐碱滩、河床、沟渠等有水源潭或长期积水的低洼地面积约933.33平方公里。丘陵地52187平方公里，山地13451平方公里，平原19054平方公里，分别占全市总面积的61.6%、15.9%和22.5%。地处中温带，属大陆性季风气候。因大青山高耸于中腰，寒潮暴发南下，海洋暖湿气流北移均受山脉影响，形成前山地区温暖，雨量较多，后山地区干旱，多风的不同气候特点。年降水量一般在150～400毫米之间，且多集中在7、8月占全年降水量的51%～58%。年平均气温在O～7℃之间。其中，南部山区最高达7℃，辉腾梁底区最低在1℃以下。无霜期为95～145天。因地处中纬度西风带，长年多偏西北风。后山地区8级以上大风年平均45～84天，最多年份可达100～114天。6级以上大风年平均130～186天，大青山地区64～126天，前山地区29～58天。大风期主要在3—5月。
境内自然资源丰富。现已探明69种。其中，黑色金属有铁、锰、铬；贵重金属有铂族元素；有色金属有铝、铜、金、银、镍；稀有金属有钽、铌等，储量较大。非金属矿种类多、储量大，有浮石、萤石、石灰石、大理石、膨润土、石墨、煤炭等。石棉、重晶石、珍珠岩、冰洲石以及水晶石、云母等矿床规模也十分可观。石墨资源储量大，质量优良，属于国内三大石墨矿产地之一，总储量在5000万吨左右，主要分布在兴和县、察哈尔右翼中旗、察哈尔右翼后旗、丰镇市等地区。大理石品种多，质量好，颜色多，其中“碧云”、“豹花玉”、“荚红玉”是内蒙古自治区已发现的五大珍品中的“三珍”。野生动植物资源遍及全市境内。陆栖脊椎动物200余种，其中国家级保护动物黄羊以数量多、范围广而闻名。主要野生植物有牧草和经济植物500余种，其中中药材120余种。尤其是黄芪以根茎肥实、质地优异而名扬海内外，港澳地区一带称之为“北芪”。北部草原还盛产发菜，是全国发莱的主要产区之一，面积约1万余平方公里。