城关区在位于兰州市区东部，是兰州市的中心区。地理坐标为东经10346'-10359'，北纬3558'-369'。东西长20.02公里，南北宽 22.6公里。

城关区境位于兰州盆地的东部，属祁连山褶皱系的东延部分，黄河由西向东贯穿其间，将城区分割为南北两部分。黄河以北为丘陵沟壑区，自北而南呈羽状伸向黄河，将整个北部山区分割呈梁峁丘陵。海拔1600一2032米。黄河以南南部皋兰山山地，海拔1900一2171米，其上为大面积黄土覆盖，厚度约200米左右，山坡坡度较陡，一般15°一25°左右，顶部缓坡地带部分为农田、部分为工程造林地。

城关区内气候干燥，降水量少，蒸发量大，光照充足，太阳辐射强，年日照2607小时，日照百分率59.4%，气温的年周期变化为七月最高，平均22.2℃，元月最低，平均为-6.9℃，≥0℃积温为3816.3℃， ≥10℃的积温为3242℃，无霜期179天，年平均风速2.8米/秒，年最大风速21米/秒。年降水量少，年际变率大，季节分配不均，降水一般集中在4-9月，为284..3mm，占年总量的86.7%，尤其在7-9月，降水量为192.8㎜占年降水量的60.5%，年平均蒸发量为1437.7mm，为降水量的4.4倍。