包頭屬半乾旱中溫帶大陸性季風氣候。這裡景色宜人，氣溫適度。據《包頭市2017年國民經濟和社會發展統計公報》，全年平均氣溫為7、2攝氏度，年平均風速1、2米每秒，年降水總量421、8毫米，年日照時數2882、2小時。全年空氣質量二級以上良好天數達到324天，比上年增加3天。
包頭地處渤海經濟區與黃河上游資源富集區交匯處，北部與蒙古國東戈壁省接壤，南臨黃河，東西接土默川平原和河套平原，陰山山脈橫貫中部。包頭城市建成區面積360平方公里，市中心區面積315平方公里。包頭境內有陰山山脈的大青山、烏拉山，山峰平均海拔2000米，最高峰海拔2324米。全市由中部山嶽地帶、山北高原草地和山南平原三部分組成，呈中間高，南北低，西高東低的地勢。黃河流經包頭市境內214公里，公路、鐵路兩橋並行飛架黃河南北。
