太仆寺旗西北與正鑲白旗接壤，東北與正藍旗相連，東南與河北省沽源縣交界，西與河北省康保縣毗鄰，背靠錫林郭勒大草原，面對經濟發達的京津張地區，總面積為3414.74平方公里。全旗地處陰山山脈東段的低山丘陵區，海拔1325—1828米，地勢起伏不平，坡緩而谷寬。

全旗草牧場面積達1922公頃。其中貢寶拉嘎草原是歷史悠久的天然牧場，牧草種類達40科，123屬、178種，多為禾本科，豆科、菊科牧草。飼養的主要畜種有：蒙古馬、蒙古牛、草原紅牛、北京黑白花、內蒙古細毛羊、北京黑豬、呼白豬等。全年日照2937小時，年均風速每秒4米;年降水量350—431毫米，且集中于七、八、九月，因而雨熱同季，全旗年均經流量為3264.46萬立方米，地下水年可采儲量2959.15萬立方米。

境內礦產資源豐富，除已開發的黃金、鎢、螢石、石灰石等外，進一步探明待開發的金屬礦有：銀、銅、錫、鎳、鈷、鉛、鈾等;非金屬礦類有硅石、鉀長石、大理石、白云母、氟石、瑪瑙、天青石、雕刻用玉石等。初步探測鎢的儲量為16000噸，硅石儲量為200萬噸，珍珠巖儲量為9000萬噸，螢石儲量為15萬噸，黃金儲量437公斤。