白城市位于吉林省西北部，嫩江平原西部，科爾沁草原東部。東南與吉林省松原市的前郭爾羅斯蒙古族自治縣、乾安縣接壤；南與吉林省松原市的長嶺縣毗鄰。西北與內蒙古自治區的科爾沁右翼中旗、突泉縣、科爾沁右翼前旗相連；東北與黑龍江省泰來縣、杜爾伯特蒙古族自治縣、肇源縣隔江相望。[3]

勢由西北向東南依次為低山、丘陵、平原、西南略有抬升。西北部為大興安嶺東麓褶皺地帶，分布著丘陵和低山，海拔300－662.6米；東北、東南部為平原，海拔130－140米；西南部廣泛分布西北至東南走向的大小沙丘、沙壟，海拔150－180米，是潛化沙漠區。最高山峰敖牛山，海拔662.6米；最低地區為鎮賚縣和大安市境內的月亮湖地區，海拔一般為130米左右。

白城市地處大興安嶺山脈東麓平原區，氣候屬溫帶大陸性季風氣候， 除盛夏短時間內受海洋季風影響外，全年絕大部分時間降水系統來自西風帶，特殊的地理環境形成了本地“光照充足，降水變率大，旱多澇少”的氣候特點。白城市四季分明， 冬長夏短，降水集中在夏季， 雨熱同期， 春季干燥多風， 十年九春旱，夏季炎熱多雨，雨熱不均；秋季溫和涼爽且短暫；冬季干冷， 雨雪較少。年平均降水量為399.9毫米， 其中作物生長季5-9月降水量為355.6毫米， 占全年降水量的88%，部分滿足作物的水分需求；熱量資源豐富，年平均氣溫5.2℃，≥10℃活動積溫平均為2996.2℃.d，無霜期平均為144天，初霜日平均為9月27日，適宜中晚熟品種引進；光照資源充足，年平均日照時數為2915小時（1961年至2000年間），風能、太陽能開發潛力大。

水域寬廣，較大河流8條。嫩江由鎮賚縣丹岱鄉十家子屯入境，在大安市四棵樹屯流出，境內江長約150公里。洮兒河由洮北區嶺下鄉半拉山入境，流經洮北區、洮南市、鎮賚縣、大安市，由月亮湖注入嫩江，境內河長302.3公里。還有霍林河、蛟流河、那金河、呼爾達河、二龍濤河、額木太河、文牛格尺河。低洼地帶散布著湖泡700多個，提供了養殖、灌溉之利。主要有月亮湖、新荒泡，牛心套保泡、哈爾撓泡、洋沙泡、四家泡、老鴰窩泡、莫什海泡、郭家店泡、莫莫格泡、鵝頭泡、小西米泡、新平安泡、西二龍泡、他拉紅泡、小香海泡等。總水域面積270 033公頃，占幅員11.8%，占全省水域面積26.7%，居全省各市（州）之首。其中，可養殖水面9200公頃，占全省可養殖水面30.7%，居全省各市（州）之首。