牙克石市位于呼伦贝尔市境中部，大兴安岭主脉中段西坡。东邻鄂伦春自治旗、阿荣旗，南连扎兰屯市，西接鄂温克族自治旗、海拉尔区、陈巴尔虎旗、额尔古纳市，北界根河市。面积27590平方公里。该市地处亚寒带山区，境内山峦起伏，沟壑纵横，海拔600米以上。年平均气温-1～5℃，年温差80℃左右，无霜期70～95天，年平均降水量373毫米。

牙克石市矿产资源丰富，已探明的主要有煤、铁、铜、铅、锌、石灰石、珍珠岩、沸石等30余种（含亚矿种），煤炭探明储量10.4亿吨。嫩江水系的雅鲁河、绰尔河，额尔古纳河水系的海拉尔河及支流计88条，呈网状密布市内各镇。境内土质肥沃，水草丰美，天然落叶松和白桦林生长茂密，还有山杨、蒙古柞等10余种树木。浩瀚的林海，为涵养水源、防风治沙起到重要作用。

市境有野生动物300余种。有森林175万公顷，森林覆盖率为73%，木材积蓄量达1.8亿立方米。茫茫大兴安岭林海主要生长着落叶松、白桦、杨树等10余个耐寒树种。全市有耕地230万亩，土壤为优质黑钙土，主要农作物为油菜、小麦、马铃薯等。可利用草场1050万亩，年产饲草2亿公斤，载畜量可达30万头（匹）只。拥有丰富的林下资源，野生木本、草本植物多达2000余种，遍布草原的山野菜有40余种。