布尔津县位于新疆维吾尔自治区北部，阿尔泰山脉西南麓，准噶尔盆地北沿。西北部与俄罗斯、哈萨克斯坦接壤，是中国西部唯一与俄罗斯交界的县，国界线长218公里，境内河流众多。中国唯一的北冰洋水系----额尔齐斯河最大的支流发源地。东北部毗邻蒙古国，东邻阿勒泰市，西邻哈巴河县，南与吉木乃县和福海县相连。全县总面积10369.45平方千米。

地势由东北向西南倾斜，分三部分：北部的高、中山区，中部的低山丘陵、河谷地，南部的半荒漠低山区。主要有额尔齐斯河、布尔津河两大水系。属大陆性北温带寒凉气候，夏季干热，冬季严寒，降水量小，蒸发量大，昼夜温差大，光照充足，全年多季风。