鄂溫克旗位于內蒙古自治區東北部,呼倫貝爾大草原南端,濱洲鐵路海拉爾站南側,東街大興安嶺脊梁為界。東與牙克石市接壤,南同扎蘭屯市、興安盟的科右前旗交界,西和新巴爾虎左旗為鄰,北鄰海拉爾區、陳巴爾虎旗。旗域如下垂的楓葉狀,北緣自海拉爾市斷橋距南端的伊和高古達山178.75公里,東部界山伊和布德爾距西部輝河流向北灣處173.25公里。全旗土地總面積為19111平方公里,屬北中溫帶大陸性季風氣候。自治旗地處大興安嶺山地西北坡,處于大興安嶺山地向呼倫貝爾平原的過渡地段,地勢由東南向西北傾斜。平均海拔高度800——1000米。最高點是東南部山地的伊和高古達山,海拔1706.6米,最低處在伊敏河谷地,海拔602米。
自治旗可分為三個地貌區,即:大興安嶺中山—低山地貌組合、低山—丘陵地貌組合、殘丘—高平原地貌組合。自治旗河流屬額爾古納河水域,海拉爾河水系。旗境內有263條河流,其中河流長度在20公里以上的31條,河流總長度為5397.97公里,河道水面面積約108.8平方公里。自治旗植被的地帶性分布與氣候熱量的空間變異相適應,從大興安嶺頂到西部高平原依次有:森林、森林草原、草原。
自治旗境內森林茂密,河流縱橫,土質肥沃,草場豐美,礦產資源豐富。自治旗土地面積19111平方公里。全旗擁有草原128.9萬公頃,占全旗總面積的68.9%;林區面積112公頃,占全旗土地面積的58.9%;全旗降水總量為65.613億立方米,地表水資源為10.716億立方米。境內較大的河流有伊敏河、輝河、錫尼河。全旗已探明的煤儲量為103.12億噸以上。野生植物種類繁多。旗內植物有72科284屬621種。珍稀植物有國家二級保護植物:樟子松、興安柳。還有草原白蘑、花臉蘑、紫蘑、靈芝等菌類植物。旗境內棲息的野獸種類據不完全統計有4個目、14科49種。其中有受國家保護的珍稀動物12種。鳥類資源比較豐富,據記載伊敏河流域鳥類有16個目、34個科140種。自治旗草原東南部,距旗所在地150公里處,有與舉世聞名的法國維希礦泉相媲美的維納河礦泉,是觀光旅游療養勝地。當前,自治旗旅游業發展的重點放在巴彥胡碩旅游區、紅花爾基森林公園、輝河濕地保護區、五泉山旅游區、維納河療養院渡假區和旅游產品的開發上。巴彥胡碩旅游區和紅花爾基森林公園已被國家旅游景區質量等級評審部門初審評定為2A級和A級。輝河濕地保護區已批準為省(區)級重點自然保護區。