林西县位于赤峰市地区北部，地处辽河上游，大兴安岭余脉南段。东邻赤峰市巴林右旗，南隔西拉木伦河与赤峰市翁牛特旗相望，西连赤峰市克什克腾旗，北与锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗交界。林西县全境南北较长，最长117公里，东西狭窄，最宽73.5公里，总土地面积3933.1平方公里。有大小河流15条，均属西辽河支流西拉沐沦河水系，有自然泡泽9个，水面550.5亩。林西县境内群山绵延，川谷纵横，资源较为丰富。

林西县全境地势由西北向东南倾斜，西北部最高海拔1865.3米，东南部最低海拔644米，中部多低山丘陵，沿河谷与山体之间呈带状平川。地下矿藏较为丰富，已探明的矿藏有铜、铅、锌、锡、银、萤石、石灰石、大理石等20余种，为林西地方工业的振兴与发展提供了有利条件。

林西县属中温带大陆性季风气候，冬夏温差悬殊，夏季温热而短暂，冬季寒冷而漫长，1月份最冷，7月份最热。夏季降水较多且集中，6—8月份降水占全年降水量的76.7%，无霜期较短且自南向北逐渐减少，年平均无霜期125天。