烏蘭察布盟位於內蒙古自治區中部，土地面積約5.5萬平方公里，地形地貌比較複雜，山區草原交錯，丘陵溝壑縱橫。全盟地形自北向南由蒙古高原、烏蘭察布丘陵、陰山山脈的支脈大青山、灰騰梁橫亙中部，海拔高度約1595米～2150米，灰騰梁最高點海拔2118米。支脈蠻漢山、馬頭山、
蘇木山蜿蜒曲折分佈於境內的東南部。陰山山脈係片麻、花崗岩結構，地質堅硬，地表覆蓋碎沙石土，植被茂密、矮草叢生，山的陰坡是小片天然次生林。大青山將烏蘭察布盟全境分為南北兩個部分。習慣上以北的部分稱為後山地區，以南的部分稱為前山地區。後山地區的四子王旗南部、察哈爾右翼中旗、察哈爾右翼後旗北部和商都縣、化德縣為烏蘭察布盟的丘陵地帶，地勢南高北低，海拔高度約865米～1489米，底質多為岩石，表層廣泛覆蓋着沙質粘土，厚度一般在0.5米以上。再往北則為波狀平原，地表由南向北漸次緩慢傾斜，海拔高度約1000米上下。表層沙土覆蓋，是較為平坦的天然大草原。前山地區的卓資縣、集寧市、豐鎮市、興和縣、涼城縣察哈爾右翼前旗地形複雜，丘陵起伏，溝壑縱橫，間有高山，平均海拔1152米～1321米，馬頭山海拔2074米，蠻漢山海拔達2300米，蘇木山主峰海拔2349米，為烏蘭察布盟最高點。北部丘陵山間盆地相間，分佈有大小不等的平原，草木植被良好，南部為黃土丘陵，地表全為黃土覆蓋，草木稀少，農作物生長較差。烏蘭察布盟地處中溫帶，屬大陸性季風氣候。由於大青山分隔阻擋，前山和後山氣候差異較大，海洋暖濕氣流北上，寒流南下均受山脈影響，形成前山地區溫暖、雨量較多，後山地區乾旱多風氣溫偏低的特殊氣候。烏蘭察布盟降水量年150毫米～450毫米，且常集中在七、八月份。年平均氣溫一般在0℃～8℃之間，灰騰梁地區氣溫最低，一般在1℃以下。無霜期95天～145天。