富蕴县地处新疆维吾尔自治区北部，阿勒泰山南麓，准噶尔盆地北缘。东临青河县，西连福海县，南延准噶尔盆地与昌吉州的奇台县、吉木萨尔县、阜康市等毗邻，北与蒙古国接壤，边境线长约205千米。全县南北长约413千米，东西宽180千米，总面积32327平方千米，总人口10万人（2012年）。有汉、哈萨克、维吾尔等20个民族，其中哈萨克族占总人口的65％以上。全县辖5个镇、5个乡：库额尔齐斯镇、可可托海镇、恰库尔图镇、喀拉通克镇、杜热镇、吐尔洪乡、库尔特乡、克孜勒希力克乡、铁买克乡、喀拉布勒根乡。县政府驻库额尔齐斯镇。
地势自东向西渐次倾斜，由北向南呈明显的阶梯下降。按其地貌特征可分为山区、丘陵、盆地、戈壁、河谷、沙漠等六大类。主要河流有额尔齐斯河和乌伦古河。属大陆性寒温带气候，春旱多风，夏秋短暂，冬季寒冷，气温差异大。216国道、226省道、320省道穿境而过，北部可可托海有机场，民航班机通乌鲁木齐。风景区阿尔泰山、额尔齐斯河，喀拉麦里山区蹄类野生动物保护区，神钟山森林公园、东沟、恰库尔图地质公园、五彩湾、鸣沙山、硅化木群、恐龙发掘地、唐巴勒塔什洞窟岩绘以及可可托海三号矿脉等。
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