霍城县位于新疆维吾尔自治区西北部，天山西段，伊犁河谷西北部。南与察布查尔锡伯自治县相接，西邻哈萨克斯坦，东与伊宁市、伊宁县相邻，北与博乐市、温泉县相连。县城水定镇距乌鲁木齐市公路里程655千米。全县总面积5466.25平方千米，总人口357657人（2003年）。有汉、维吾尔、回、哈萨克等29个民族。

地势北高南低，西北和东北分别是别珍套山和科古琴山，中部是黄土丘陵，南部是伊犁河冲积平原，西南部为沙漠区。有伊犁河、霍尔果斯河等水系。属温带亚干旱气候，年均气温9.1摄氏度，年均降水219毫米。