乌恰县地势东南低，西北、西南高，群山环绕，属典型山地地形，海拔高度1760～6146米，平面呈马蹄形。北接南天山山脉西端，南靠帕米尔高原、昆仑山北麓，位于喀什三角洲以西地段的楔形地带，为中、新生界褶皱山地。地貌以侵蚀断块山地出现。山地、戈壁、荒滩占总面积的98%，荒漠性草场近1600万亩。

2021年，乌恰县年平均气温7.9℃，比历年偏高0.1℃；年最高气温31.6℃，出现在7月26日；年最低气温-21.0℃，出现在1月9日。全年县城总降水量144.4mm，比历年偏少79.7㎜，偏少35.6%，降水主要集中在4-8月。县城月最大降水37.3mm，出现在7月。县城一日最大降水量19.5mm，出现在5月15日。全年县城日照时数2702.0小时，较历年偏少148.3小时。全年县城大风日数22天，年平均风速2.3m/s,年极大风速24.9m/s,出现在1月13日。