阿克苏地区位于新疆天山南麓和塔里木盆地北缘，地处南疆中部，东接巴音郭楞蒙古自治州，西与吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦交界，南与和田地区、喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州相邻，北以天山为分水岭，同伊犁哈萨克自治州接壤。
地势北高南低，由西北向东南倾斜。海拔7435.3米的托木尔峰是境内的最高点；海拔945-1020米的塔里木河两岸则是境内最低处；北部众多山峰，南部是浩瀚无垠的塔克拉玛干沙漠，中部为山麓砾质扇形地、冲积平原区、戈壁、绿洲相间；中、低山丘陵带分布有大面积水草丰茂的天然草场，其间有黑音山盆地、柯坪盆地以及乌什谷地；山前洪积-冲积倾斜平原中、下部地势平坦，水量丰富，土地肥沃，是地区的老绿洲所在；沙漠区分布在塔里木河中下游及塔克拉玛干沙漠区北部。