翁牛特旗位于内蒙古自治区东部，赤峰市境中部，北纬42°26′-43°25′、东经117°49′-120°43′。北隔西拉沐沦河与林西县、巴林右旗、阿鲁科尔沁旗、通辽市开鲁县相望，东与敖汉旗、通辽市奈曼旗毗邻，南与赤峰市松山区接壤。西与克什克腾旗相连。全旗东西最大距离256千米，南北最大距离86千米，总面积11882平方千米，总人口48万人（2010年）。辖8个镇、2个乡、4个苏木：乌丹镇、乌敦套海镇、五分地镇、桥头镇、广德公镇、梧桐花镇、海拉苏镇、亿合公镇、解放营子乡、阿什罕苏木、新苏莫苏木、白音套海苏木、毛山东乡、格日僧苏木。旗政府驻乌丹镇，南距赤峰市区85千米。

地处大兴安岭山脉与七老图山脉汇接地带东麓，科尔沁沙地西缘。西部属中低山丘陵区，东部属科尔沁沙地。主要河流有老哈河、西拉木伦河等。年降水量366.5毫米，年均温6.8℃。矿藏有铅、锌、铁、煤、莹石等。工业多集中在乌丹镇，以采矿、皮革、皮毛加工、建材、化工等为主。东部以牧业为主。中西部以农业为主。305国道、306国道、205省道和G16赤大高速公路过境。