二连浩特隶属于内蒙古自治区锡林郭勒盟,位于内蒙古自治区北部,北侧与蒙古族港口城市扎门乌德相望,两市相距4.5公里。东邻锡林郭勒盟苏尼特左旗,西、南邻苏尼特右旗。截至2020年2月,二连浩特市面积4015平方公里。
二连浩特受蒙古高压影响,中温带大陆性季风气候,干旱荒漠草原气候。春天干燥多雨,夏天短暂炎热,秋天清爽,冬天漫长寒冷。年平均气温约为3.4℃。