克拉玛依市位于准噶尔盆地西北缘，加依尔山南麓，地理坐标处于东经80°44′~86°1′，北纬44°7′~46°8′之间。 东北与和布克赛尔蒙古自治县相邻；东南与沙湾县相接；西部与托里县和乌苏县毗连；南边奎屯市把独山子区隔开，使这个区成为克拉玛依市的一块飞地。市区距自治区首府乌鲁木齐公路里程312千米，直线距离280千米；距北京公路里程4086千米，直线距离2600千米。市域东南最宽距离110.3千米， 南北最长距离240.3千米，呈斜条状，总面积9500平方千米，海拔高度在于250～500米之间。市区面积16平方千米。独山子距市区150千米。