巴里坤哈萨克自治县，位于天山山脉东段与东准噶尔断块山系之间的草原上，东邻伊吾县，南接伊州区，西毗木垒哈萨克自治县，北界蒙古人民共和国，中蒙国界长达309公里。全县总面积38445.3平方公里，县境东西长276.4公里，南北宽180.6公里。