莫力达瓦达斡尔族自治旗位于呼伦贝尔市境东部，大兴安岭东麓中段、嫩江西岸。东与黑龙江省嫩江县、讷河市隔嫩江相望，西南与黑龙江省甘南县交界，西与阿荣旗为邻，北与鄂伦春自治旗毗连。南北长203.3公里，东西宽125公里，面积10500平方公里。地域中部宽，南、北部窄，呈纺锤形。地势西北高、东南低，并由西北向东南呈梯形逐降。

莫力达瓦达斡尔族自治旗地处内陆、中温带北部，属中温带半湿润型大陆性气候。春季升温迅速，风大、干旱少雨；夏季温热、多雨，但较短促；秋季降温急剧，霜早；冬季漫长，寒冷，风小。旗境最高峰是位于西北部杜拉尔鄂温克民族乡境内的瓦西格奇山，海拔638.3米；最低点在南部汉古尔河镇东胜屯东南的低洼地，海拔高度为173米。

莫力达瓦达斡尔族自治旗自然资源丰富，天然植被繁茂，植物种类达573种，其中饲用植物192种，药用植物251种，食用植物27种。自治旗山区、丘陵地区生长有茂密的次生林，主要树种有柞树、白桦、黑桦、山杨、落叶松、榆树、苕条、河柳、毛榛等。江河两岸、溪泽四周，生长有黄芪、龙胆草、桔梗、防风、柴胡等中草药材。食用植物有蕨菜、黄花菜、柳蒿芽、山葱、野韭菜等，野生干、浆果有榛子、山丁子、稠李子等，木耳、蘑菇、猴头蘑更是餐桌上的美味。丛山峻岭中有狍子、野猪、兔子、狐狸、猞猁、灰鼠、松鼠等出没其间，大兴安岭的熊、鹿也时来光顾驻足。飞禽有榛鸡、野鸡、沙半鸡、野鸭、天鹅、灰雁、鹌鹑等。大江小河里水族兴旺，有鲤鱼、草鱼、哲罗鱼、鲫鱼、狗鱼、银鲴、餐条鱼等40余种。境内现已发现的各种固体矿产达10余种，有煤、玛瑙、珍珠岩、石灰石、硅质页岩、莹石、膨润土、水晶、硅石、岩金、黄铁矿等。