呼和浩特位于内蒙古自治区中部，大青山南侧，西与包头市、鄂尔多斯市接壤，东邻乌兰察布市，南抵山西省。呼和浩特地处环渤海经济圈、西部大开发、振兴东北老工业基地三大战略交汇处，是连接黄河经济带、亚欧大陆桥、环渤海经济区域的重要桥梁，是中国向蒙古国、俄罗斯开放的重要沿边开放中心城市，也是东部地区连接西北、华北的桥头堡。同时也是中国北方重要的航空枢纽。除天津、石家庄外距离首都北京最近的省会城市。
呼和浩特境内主要分为两大地貌单元，即北部大青山和东南部蛮汉山为山地地形。南部及西南部为土默川平原地形。地势由北东向南西逐渐倾斜。海拔最高点在大青山金銮殿顶部，高度为2280米，最低点在托克托县中滩乡，高度为986米，市区海拔高度为1040米。大青山为阴山山脉中段，生成很多纵向的山脉山峰。境内，由西向东主要山峰有九峰山、金蜜殿山、蟠龙山、虎头山等，东南部是蛮汉山。
呼和浩特属典型的蒙古高原大陆性气候，四季气候变化明显，年温差大，日温差也大。其特点：春季干燥多风，冷暖变化剧烈；夏季短暂、炎热、少雨；秋季降温迅速，常有霜冻；冬季漫长、严寒、少雪。
年平均气温：北低南高，北部大青山区仅2℃左右，南部为6.7℃。最冷月气温负12.7至负16.1℃；最热月平均气温17至22.9℃。平均年较差为34.4至35.7℃，平均日较差为13.5至13.7℃。极端最高气温38.5℃，最低负41.5℃。
无霜期：北部山区为75天，低山丘陵区110天，南部平原区为113至134天。日照时间：年均1600小时。
降水量：年平均降水量为335.2至534.6毫米，且主要集中在7至8月。其地域分布是西南最少，年均降水量仅350毫米；平原区在400毫米左右；大青山区在430至500毫米；最多是大青山乡一前响村，年均降水达到534.6毫米；其次是井乡，年均降水量为489.3毫米；最少是在南坪乡、黑城乡、新营镇一带，年均降水量仅为335.2至362.8毫米。