富蕴县位于新疆维吾尔自治区北部，阿尔泰山中段南麓，面积3.37万平方公里。东界青河县，西邻福海县，南面以古尔班参赛古特沙漠南缘与昌吉回族自治州的奇台、吉木萨尔、阜康县毗邻，北部与蒙古国接壤。县府所在地库额尔齐斯镇北距自治区首府乌鲁木齐408公里，与216国道连通。

富蕴县地势自东向西渐次倾斜，由北向南呈明显的阶梯下降。按其地貌特征可分为山区、丘陵、盆地、戈壁、河谷、沙漠等六大类。主要河流有额尔齐斯河和乌伦古河。属大陆性寒温带气候，春旱多风，夏秋短暂，冬季寒冷，气温差异大。