五寨县位于晋西北黄土高原丘陵区，管涔山北麓。东经111°28′-112°，北纬38°44′-39°15′，东西宽48.75公里，南北长60.15公里。东接神池县，西连岢岚县，南临宁武县，西北与偏关县、河曲县接壤。地处晋西北中心，位于山西省12个二级经济区之一——晋西北区（五寨区）的中心，处在山西两大经济轴和两大能源基地之间，即处于黄河轴和同蒲轴之间，东有宁静煤炭能源基地，西北有神华能源基地及河、保、偏煤铝电能源基地，是西煤东运的重要通道之一和晋西北物资转运与商品集散的重要经济活动中心。县城距忻州175公里，距太原250公里，距北京636公里。全县总面积1391.3平方公里，下辖3个镇9个乡，249个行政村，总人口10.87万人，其中农业人口8.7万人。
全县呈东南——西北走向的长条状、倾斜地形，东南高，西北低，属吕梁山系管涔山脉的西北麓。全县四面群山环抱，南有芦芽山，东有东雪山、马蹄山，西南有西雪山，山势连绵。山地面积约占全县面积的五分之三。南部芦芽山海拔2739米，西北部韩家楼村海拔1300米。东、西、北部为黄土丘陵区；南部为土石山区；中部由南向西北为80里“丁”字平川，面积为164平方公里，素有晋西北的“乌克兰”之称。
五寨气候属寒温带半天旱大陆性气候，全年中多受季风的影响，春、夏、秋、冬四季分明。冬季长而严寒，雨雪稀少；春季干燥，多风沙天气；夏无酷暑，雨量高度集中；秋季为时甚短，云淡风清，天高气爽，气候宜人。

由于自然条件的影响，形成了南寒北暖的特殊气候区。以风大、气温低、降水少为特征，土壤沙化严重，生长季节短，霜冻危害大，干旱经常发生。年均气温4.9℃，年积温2430℃，无霜期110-130天，历年极端最低气温-38.1℃，极端最高气温35.2℃，昼夜温差悬殊大，日照充足，年平均日照时数2872.1小时，年总辐射量146千卡/平方厘米，平均年降水量为448.4-478.3，降雨相对集中在七、八、九三个月，占全年降水总量的65%，年蒸发量为1784.4mm，年平均风速2.8米/秒，主要灾害性天气有旱、涝、冻、雹、沙尘暴等。
全县水系均属黄河流域，有朱家川河、县川河、岚漪河三大水系，主要支流有清涟河、峤峪沟河、都嘴沟河、井儿窳沟河、鹿角河。清涟河流量为0.4立方米/秒，其它四条河流均为季节性河流。全县水资源总量为1.13亿m3，其中地表水年来量0.44亿m3，地下水资源储量为0.69 m3亿。因此五寨县被称作“坐在水库”上的县，是山西省的富水区之一。
县内地下矿产资源缺乏，石灰石、花岗岩、粘土储量比较丰富，开发前景广阔，特别是花岗岩开发已被具规模，逐渐成为五寨经济的一枝独秀。
境内植被资源丰富，类型复杂，其中药用野生植物资源主要有党参、黄芩、麻黄、猪芩等70余种。野生动物资源有狼、狐狸、野兔、褐马鸡、野鸡等100多种，其中褐马鸡属国家一级保护动物。地带性植被有森林、草原草灌、草原草甸、旱生植被四大类型。主要树种有华北落叶松、云杉、油松、柏树、杨树等，灌木有柠条、沙棘等。
五寨县总面积208.7万亩，人均占有土地20.3亩；耕地面积57万亩，占总面积的27.3%，农业人口人均耕地6.6亩，呈现出地广人稀的特点。农业耕作制度为一年一熟区，绝大部分作物为单作。主要作物有马铃薯、玉米、葵花、药材、小杂粮等。
五寨县现有林地面积67.4万亩，其中天然林9万亩，人工林8.4万亩，灌木林50万亩，四旁树265万株，农田林网植树90万株，主副林带150条，总长350公里，形成网络170个，控制面积12.5万亩，林木总蓄积量137万立方米。
我县宜牧面积70万亩，草坡宽广，饲草充足。天然草场有荷叶坪、黄草梁一带的亚高山草甸草场、洞儿上村一带的灌丛草地类草场、经堂寺等乡中低山区的山地干草类草场，发展畜牧业具有得天独厚的条件。