位于内蒙古东北部呼伦贝尔高原。东部为大兴安岭西麓丘陵漫岗，西对达赉湖和克鲁伦河，南与蒙古相连，北达海拉尔河北岸，地势由东向西逐渐降低，且南部高于北部。东西长270公里，南北宽约170公里。

呼伦贝尔沙地的气候具有半湿润、半干旱的过渡特点，沙地境内的河流、湖泊、沼泽较多，水分条件优越，年平均气温较低，年降水量多集中于夏秋季。沙地土壤中含沙量较大，一般多为中、细沙。风沙主要分布在沙漠及其外围的沙质平原上，在固定的风沙土中，发育着有机质含量较高的黑沙土。近年来由于人们过度放牧，使得呼伦贝尔陈巴尔虎旗草原开始退化，从而形成中国的第四个沙地，而且是四大沙地中唯一仍在扩展的沙地。