乌鲁木齐市位于亚欧大陆腹地，地处北天山北坡，准噶尔盆地南缘，是世界上距离海洋最远的内陆城市。辖区东毗吐鲁番市高昌区，东南与吐鲁番市托克逊县接壤;南在阿拉沟一带与巴音郭楞蒙古自治州和硕县、和静县相邻;西邻五家渠市、昌吉州昌吉市;北以北纬45°线为界与阿勒泰地区相接，东北邻昌吉州阜康市、吉木萨尔县。地理坐标:东经86°37＇33〃~88°58＇24〃，北纬42°45＇32〃~44°08＇00〃。南北最长处约231千米，东西最宽处约176千米。全市行政区域土地面积13 788平方千米，其中，建成区面积391平方千米。

乌鲁木齐市三面环山，地势东南高，西北低，自然坡度12‰~15‰，海拔680米~920米。亚洲大陆地理中心位于市南郊乌鲁木齐县永丰乡包家槽子村境内，地理坐标东经87°19′52″，北纬43°40′37″。