阿克塞哈萨克族自治县位于甘肃河西走廊西陲，青藏高原北缘。东接肃北蒙古族自治县，北靠敦煌市，西与新疆维吾尔自治区隔戈壁相望，南依塞什腾山与青海省为邻。敦格铁路、柳格高速、甘青藏公路穿越南北，地理位置十分重要。
面积 阿克塞哈萨克族自治县总面积3.14万平方公里，约占全省总面积的8.56％，其中耕地占0.01％，天然草场占29.56％，林地占0.09％，荒地沙漠占68.22％，城镇占1.56％，河流、湖泊占0.56％。
地形 境内山大沟深，地形复杂。全县地形狭长，东西长425公里，南北宽125公里。东南高而西北低，海拔1500米至5798米，平均海拔3200米左右，阿尔金山、党河南山与塞什腾山之间(苏干湖盆地)广布戈壁沙漠，高原盆地－－苏干湖地表平坦，海拔2800～3000米。
山川 境内祁连山西向余脉与阿尔金山东向余脉连成一片，纵贯全境。阿尔金山、党河南山、塞什腾山、土尔根达板山、野牛脊山等5条山脉呈西北－－东南走向环绕全县。这些高山崇岭，其雪线以上终年积雪，现代冰川遍布。
河流 境内河流主要有大、小哈尔腾河、安南坝河、青石沟河，均发源于上述高山地带。其他的间歇性(季节性)小溪小河，主要源于上游冰山和高山积雪融水，流程短，渗漏大，水量小。山区还有泉眼，水流丰富，水质多佳。湖泊主要有大、小苏干湖，水源系大、小哈尔腾河，总面积119.6平方公里，其中大苏干湖蓄水量约为1.72亿立方米，属咸水湖；小苏干湖蓄水约为0.24亿立方米，属淡水湖。
气候 阿克塞县处于柴达木盆地荒漠与河西走廊荒漠包围之中，气候的冷、热、干、湿明显差异。年均气温在3.9℃以下，最冷气温均在一月份，平均气温为-9-20℃，最热气温在七月份，平均气温为11-16℃。年均降雨量在18.8-176毫米之间，而年蒸发量为1800-2500毫米。自然灾害因地域辽阔，地形复杂，立体气温分布明显而频繁，主要有干旱、寒潮、暴风雪、冰雹、霜冻、大风和沙尘暴等。
资源 境内草原广阔，戈壁浩瀚，崇山连绵，畜产丰富，可以称得上是个“聚宝盆”。阿克塞草原由海子、前山、哈尔腾等三大草场组成，属高山荒漠半荒漠草原。可利用草场面积1.18万多平方公里，约占全县总面积的35％。全县草场分为荒漠草场、山地草原草场、山地荒漠草场、高寒草原草场、高寒草甸草场、灌丛草原草场、高山荒漠草场、草甸草原草场7个类型。虽然草原质量较差，植被稀疏，但草场面积大，牧草资源丰富，仍不失为我省发展畜牧业得天独厚的地区之一。
全县有耕地3200亩，为种植粮食、饲料、造林提供了良好的条件。尤其是多坝沟，土地肥沃，地势平坦，灌溉便利，适于种植小麦、胡麻、西瓜、蔬菜等，也可栽植苹果、杏、桃、枣等经济林木，还可以栽种加拿大杨、沙枣树、柳树、梧桐等诸多树种。
放牧的家畜主要有三类(单蹄类、偶蹄类、禽类)、八属(马、骡、驴、牛、驼、山绵羊、猪，鸡)、32个品种，其中以羊、驼、马为主。
野生动物有二纲五目、八科十四种，其中野骆驼、野牦牛、野驴、盘羊、藏原羚、黄羊、雪豹、猞猁、雪鸡、天鹅等数量达7358头(只)。
矿产资源比较丰富，现已发现的有铁、铜、镍、铅、黄金、锌、石棉、水晶、蛇纹石、白云母、石墨、岩盐、芒硝、煤等41个矿产品种，其中石棉和水晶尤为著名。石棉储量丰富，年产量约5万吨，以质纯、纤维好等特点行销全国。境内大红山水晶石色彩丰富，褐、黄、蓝、绿、白诸色皆有，晶莹美观，是制作光学仪器和眼镜的优质材料。