平定縣位于陽泉市南部。東鄰河北省井陘縣,南接本省昔陽縣,西連壽陽縣,東北同盂縣接壤,西北與陽泉市郊區毗鄰。縣城冠山鎮距陽泉市中心9千米,距省會太原127千米。全縣總面積1350平方千米。縣人民政府駐冠山鎮。境內地貌以山地和丘陵為主。西部為砂頁巖山地區,東部為石灰巖山地區,中部為盆地,是黃土覆蓋的砂頁巖丘陵區。最高點七千寨山,海拔1529.9米;最低點綿河娘子關河谷,海拔僅350米。溫河與桃河為境內兩條主要河流。屬暖溫帶大陸性季風氣候,四季分明,區域氣候垂直變化顯著。年平均日照為2696.3時,年平均氣溫10.5攝氏度,年平均降水量543.5毫米,無霜期為159天。
平定縣四周群山環繞,海拔均在千米以上。西南部七千寨,海拔1530米,為縣內最高峰。中部黃土丘陵,海拔 800至1000米,由于長期流水切割,溝壑縱橫,地形極為破碎。 境內山地居多,占總面積60%左右,丘陵次之,僅在縣城附近有小塊平川。娘子關谷地海拔 350米為本境最低處。桃河縣是縣境內最大河流,其支流有溫河、南川河、陽勝河等。縣內年均氣溫10.5℃, 最低零下21.8℃,最高39℃,年降雨量為550毫米,霜凍期為十月上旬至次 年四月下旬,無霜期165天。
全縣現有耕地47萬畝,農作物有玉米、谷子、高粱、小麥、豆類、薯類等。林木覆蓋面積16.5萬畝。 礦藏主要有煤、鐵、硫磺、瓷土、耐火粘土、石膏等,其中煤蘊藏量最大,有悠久的開采歷史。工業生產有電力、采煤、煉磺、耐火材料、陶瓷和具有千年生產歷史的砂鍋、砂罐、鐵貨等。娘子關電廠始投產于1973年,至1983年已發電127億度,是山西當時的大電廠之一。