达尔罕茂明安联合旗位于包头市北部，坐标北纬41°20′～42°40′，东经109°16′～111°25′。东与四子王旗相接，西与乌拉特中旗毗连，南与固阳县、武川县相邻，北与蒙古国接壤，国境线88.6公里。

旗政府所在地百灵庙镇，位于自治区首府呼和浩特市西北167公里处，西南经固阳至包头市160公里。

达尔罕茂明安联合旗地处大青山西北内蒙古高原地带，地势南高北低，缓缓向北倾斜。南部属丘陵区，中、西有低山陡坡，北部属高平原台地，间有开阔原野，平均海拔1376米。

全旗地处温带，属大陆性干旱气候。冬季漫长寒冷，春季干旱风沙多，夏季短促凉爽。年无霜期106天，年平均降水量255.6毫米左右。

达尔罕茂明安联合旗历史悠久，早在青铜器时期，该旗境内就留下了人类活动的足迹。旗境广袤无垠的草原，在数千年前，是北方狩猎民繁衍生息的地方。