定边县位于陕西省西北角,榆林地区最西端。地理座标在东径107°15′~108°22′、北纬36°49~37°53′之间,属中原时区即东半球第八时区。
以县城为中心东至东台75公里,与本省靖边县相接;东南至石场沟75公里,与本省吴旗县相邻;南至铁角城130公里,与甘肃省华池县接壤;西南至沙家塬125公里,与甘肃省环县相邻;西至莲花池20公里,西北至北畔15公里,皆与宁夏回族自治区盐池县毗邻;北至东二道川32公里,与内蒙古自治区鄂托克前旗为界;东北至白彦坑35公里,与内蒙乌审旗为邻。定边县为陕、甘、宁、蒙4省区交界地,县城东距行署治地榆林市314公里,南距省城西安665公里,东北距首都北京1270公里。
全境南北长118公里,东西宽98公里。总面积为6920平方公里(折合1038万亩,即69.2万公埙),仅次于榆林、神木,在陕西省居第三位,约为全省总面积的3.4%。现耕地面积11.33万公顷。地势处于陕北黄土高原与内蒙古鄂尔多斯荒漠草原过渡地带,海拔1303米~1907米,相对高差604米,最高处是白湾子镇魏梁,最低处是盐场堡乡的花马池和周台子乡的苟池盐湖。