临泽县位于甘肃省河西走廊中部，地处东经99°51'-100°30'，北纬38°57'-39°42'之间。东邻张掖市甘州区，西接高台县，南依祁连山与肃南裕固族自治县接壤，北毗内蒙古自治区阿拉善右旗，总面积2727平方公里。

临泽县地形特征是"两山夹一川"，是张掖盆地的重要组成部分，南屏祁连峻峰，北蔽合黎峰峦，中部是平坦的走廊平原。地势南北高、中间低，由东南向西北逐渐倾斜。分三个类型:南部祁连山区，中部是黑河水系冲积形成的走廊平原区，北部合黎山剥蚀残山区。海拔1380-2278米，海拔最高为2278米(新凤阳山)，最低1380米(蓼泉)。北部合黎山又名北大山，属天山余脉，山势不高，地势平缓，山峰海拔在1500-2000米之间，相对高差只有200-300米，是干旱剥蚀的低山区。中部走廊平原地势呈东、南、北三面高，西北低，海拔在1600-1380米之间。

临泽县属大陆性荒漠草原气候。气候干燥，降雨稀少，蒸发量大，多风。气候特征是四季分明，冬季寒冷而漫长，夏季炎热而短暂，春季升温快，秋季降温较慢。四季云量少，晴天多，光照充足，太阳辐射强。年平均日照时数为3052.9小时，气温日较差大，县城年平均日较差14℃，年平均气温为7.7℃。年均无霜期176天。年均降水量118.4毫米,蒸发量1830.4毫米。常年以西北风和东风为主。主要灾害性天气有大风、沙尘暴、干旱、低温冻害、干热风、局地暴雨、霜冻等。

截至2010年，临泽县境内已发现的矿产主要有石膏、含碘凹凸棒石粘土、海泡石、蛭石、石英石、水泥用灰岩、煤、铁、锰、铜、金等，集中分布在北部合黎山区。共有矿产地28处，其中:铁矿9处，探明储量819万吨;海泡石矿2处，探明储量18万吨;凹凸棒石粘土矿1处，探明储量6400万吨;石膏矿4处，探明储量1.1亿吨;蛭石矿1处，探明储量1万吨;水泥用灰岩矿1处，探明储量300万吨;煤矿、金矿、锰矿、铅矿、白云岩矿各1处，铜矿、石英石矿各2处。

截至2012年，临泽县地表水资源量12.95亿立方米，地下水综合补给量5.69亿立方米。黑河、梨园河平均径流量分别为10.49亿立米和2.31亿立米。有中小型水库8座，总库容3350万立方米。

截至2007年，临泽县境内植物资源有乔木、灌木、草本、花卉、低等植物、食用菌、有毒真菌等。野生植物77种，药用植物21种，属国家一级保护的有绵刺、裸果木，二级保护植物有沙生柽柳等10种。野生鸟类有47种，属国家一级保护的有黑鹳，二级保护的有大天鹅、疣鼻天鹅、猎隼、鸢、鹗等。分布有国家一级保护动物普氏原羚，二级保护动物鹅喉羚等。

截至2007年，临泽县有耕地28.32万亩，宜农地33万亩，有可开发利用的荒地82万亩，其中宜农荒地27.9万亩，宜林荒地15.1万亩，宜牧荒地38.6万亩。