位于新疆维吾尔自治区西北部，天山支脉婆罗科努山北麓，准噶尔盆地西南边缘。地处东经81°46′—83°51′，北纬44°02′—45°10′之间。东西长166公里，南北宽134公里，县城精河镇东距乌鲁木齐425公里。东邻乌苏市，西邻博乐市，南邻尼勒克县、伊宁县，北邻托里县。