中卫市位于宁夏中西部宁夏、内蒙古、甘肃交界地带，东与宁夏吴忠市接壤。南与宁夏固原市及甘肃省靖远县相连，西与甘肃省景泰县交界，北与内蒙古自治区阿拉善左旗毗邻，地跨东经104度17分—106度10分、北纬36度06分—37度50分，东西长约130公里，南北宽约180公里。截至2010年，全市总面积17441.6平方公里，其中，沙坡头区6876.1平方公里，中宁4191.6平方公里，海原6373.9平方公里。

地质地貌
中卫市地形由西向东、由南向北倾斜。境内海拔高度在2955米—1100米之间。地貌类型分为沙漠、黄河冲积平原、台地、山地和盆地五个较大的地貌单元。其中西北部腾格里沙漠边缘卫宁北山面积12万公顷；中部卫宁黄河冲积平原10万公顷；位于山区与黄河南岸之间的台地6万公顷；南部陇中山地与黄土丘陵面积142.45万公顷。

气候
中卫市深居内陆，远离海洋，靠近沙漠，属半干旱气候，具有典型的大陆性季风气候和沙漠气候的特点。春暖迟、秋凉早、夏热短、冬寒长，风大沙多，干旱少雨。年平均气温在8.2—10℃之间，年均无霜期159—169天，年均降水量138—353.5毫米，年蒸发量1729.6—1852.2毫

全年日照时数3796.1小时。中卫城区年平均气温10℃，极端最高36.7℃气温，年降水量138毫米，年蒸发量为1729.6毫米，为降水量的12.53倍。降水量主要集中在6～8月，占全年降水量的60%。全年无霜期平均167天，全年日照时数3006小时。
中宁县年平均气温11℃，年平均降水192.3毫米，6—8月的降水量占全年降水量的61%；年蒸发量1833.8毫米，为年平均降水量的9.54倍。
海原县年平均气温8.2℃，年平均降水量为353.5毫米，年蒸发量为1852.2毫米，为降水量的5.24倍。境内降水时空分布极不平衡，由南向北依次递减，且大多集中在夏、秋季，6—8月的降水量占全年降水量的56%，素有“十年九旱”之称，是宁夏最干旱的县市之一。