蒙自市位于中国云南省东南部，红河哈尼族彝族自治州的东部。该市的地理坐标大约为东经103°44′至104°07′，北纬23°08′至23°33′之间。根据资料，蒙自市的海拔高度平均在1300米左右，具体海拔数据可能会有细微变化，这取决于测量点的不同。

蒙自市的东西最大横距约为61.3公里，南北最大纵距约为62公里，总面积约为2228平方公里。周边地区包括东邻的文山县，南接的屏边县，西连的个旧市，以及北与开远市接壤。

北回归线穿越蒙自市境内，经过了鸣鹫镇小坝心、西北勒乡苏租、文澜镇大台子、雨过铺镇新光以及长桥海东坝则者等地。

蒙自市的气候属于亚热带季风气候，年平均气温约为18.6摄氏度。极端最高气温可达33.8摄氏度，而极端最低气温为2.9摄氏度。该地区无霜期较长，达到337天，年降雨量约为815.8毫米，年均日照时数约为2234小时。

蒙自坝是云南省六大坝子之一，也是红河州乃至滇南地区最大的坝子。坝区面积占到了蒙自市国土面积的24%，这一比例比云南省坝区面积的平均比重高了大约18个百分点。蒙自市拥有耕地约110.45万亩，人均耕地面积为3.34亩。