泰来县地处松嫩平原西南部，内蒙古、吉林、黑龙江三省（区）交界处。南与吉林省镇赉县为邻，北与齐齐哈尔市市区、龙江县毗连，西与内蒙古扎赉特旗接壤，东与大庆市杜尔伯蒙古族自治县隔江相望。地理坐标为北纬46°13'-47°10'，东经122°59'-124°00'之间。 泰来县属于大兴安岭东南余脉和松嫩平原西部边缘的过渡地带。县域整体地势由西北向东南倾斜，其中西北部略高，中部平坦宽阔，东南部低洼。县域内没有山岭，只有为数不多的土山、沙丘，平均海拔高度在134-160米之间。

泰来县域水系较为发达，有“一江五河”（嫩江、托力河、呼尔达河、小绰尔河、二龙涛河、小青河）等主要河道，也有由大气降水、河流冲积、洪积补给、风蚀等形成的大量湖泡，水产养殖较为发达。县境地表水资源比较丰富，多年平均降雨量为15.26×108立方米，多年平均地表径流量为0.78×108立方米，多年平均河流入境水量为241.82×108立方米，其中嫩江入境水量为188.23×108立方米，雅鲁河入境水量23.19×108 立方米，绰尔河入境水量21.46×108立方米，乌裕尔河入境水量8.94×108立方米。

泰来县属中温带大陆性气候，处于黑龙江省第一积温带上，素有“小江南”之称。其特点是春季干旱多风温差大，夏季高温降水集中，秋季干燥多风降温快，冬季寒冷雪少大风多。县域年均日照2916小时，年均降水量368.7毫米，年均无霜期130天左右；常年风沙弥漫，常年风力5-7级，年平均风速3.6m/s，每年8级以上大风天气在20天左右。

泰来县是黑龙江省的重要农业基地，盛产水稻、绿豆、花生等。泰来县矿产资源的特点是数量少，品种单一，主要以砖瓦用粘土、建筑用砂及矿泉水三种非金属矿产为主，另外还有石油、天然气二种能源矿产。