定邊縣地處陜西省西北角、榆林市最西端，是黃土高原與內蒙古鄂爾多斯荒漠草原過渡地帶，位于東經 107 ° 15 ′－ 108 ° 22 ′，北緯 36 ° 49 ′－ 37 ° 53 ′。東至東南與本省靖邊縣、吳旗縣相連；南至西南與甘肅省華池縣、環縣相接；西與寧夏回族自治區鹽池縣毗鄰，北至東北與內蒙古鄂托克前旗、烏審旗相鄰，系陜、甘、寧、蒙四省區交界地。東距榆林市 303 公里，南距省城西安市 647 公里，西距寧夏首府銀川市 170 公里，北距首都北京 1270 公里。自古以來交通便利，商賈云集，經濟交往異?；钴S。素有“旱碼頭”之稱，縣境內省道、國道、高速公路橫縱相連，縣城西距寧夏河東機場 155 公里，中太鐵路（寧夏中衛－山西太原）也即將興建。
　　縣境地域遼闊，南北長 118 公里，東西寬 98 公里，總面積 6920 平方公里，居全省第三位。中部白于山橫亙東西，輻射南北，將全縣分為兩大地貌類型：南部為白于山區丘陵溝壑區，占總面積的 52.78% ；北部為毛烏素沙漠南緣風沙灘區，占總面積的 47.22% 。全縣海拔 1303 － 1907 米。長城橫貫縣境東西。
　　定邊屬溫帶半干旱大陸性季風氣候。主要特點是：春多風、夏干旱、秋陰雨、冬嚴寒，日照充足，雨季遲且雨量年際變化大，年平均氣溫 7.9 ℃，年平均日照 2743.3 小時，年平均降雨量 316.9 毫米，年平均無霜期 141 天左右，絕對無霜期 110 天。