伊吾县位于新疆维吾尔自治区东北部，天山北麓东段，东北部与蒙古国交界，西部与巴里坤哈萨克自治县相邻，南部与哈密市伊州区隔山相望，喀尔里克山主峰最高达4888米，淖毛湖盆地最低海拔为260米，县城海拔为1700米。总面积19519平方公里，县城距伊州区176公里，地理坐标为东经93°35′～96°23′，北纬42°54′～44°29′，县境东西长215千米、南北宽175千米。