瓜州隸屬甘肅省酒泉市。地處甘肅省河西走廊西端，東連石油城玉門市，西接敦煌市，南北與肅北蒙古族自治縣毗鄰，西北與新疆哈密市相接，自古以來就是東進西出的交通樞紐，古絲綢之路的商賈重鎮。瓜州縣縣境東西長185千米，南北寬220千米，面積2.4萬平方千米。
瓜州地形南北高，逐漸向盆地中央疏勒河谷地傾斜。北部最高處的芨芨台子山，海拔2452米；南部為祁連山北麓山前地帶，最高處的朱家大山，海拔3547米；中部走廊地帶被北東向的截山子分為兩部分；南端為踏實盆地，海拔1259~1750米；北部為疏勒河中下游幹三角洲，地勢平坦開闊，由東北向西南微傾斜，海拔1060~1300米，縣城所在地淵泉鎮，海拔1177.8米。
瓜州縣屬於典型的大陸性氣候，其主要特點是降雨少、蒸發大、光照長、年平均降水量45.3毫米，蒸發量3140.6毫米，年平均氣温8.8攝氏度，平均最高氣温24.9攝氏度，最低氣温-10.4攝氏度。
瓜州縣境內有疏勒河、榆林河兩大水系，年平均徑流量4.2億立方米，有各類水庫、塘壩37座，總蓄水量2.53億立方米，其中雙塔水庫庫容達2.4億立方米，是甘肅省最大的農業灌溉水庫。瓜州縣境內蘭新鐵路、敦煌鐵路貫穿全境，國道312，省道313、215線及嘉安、安敦高等級公路縱橫交錯，瓜星高速、蘭新鐵路客運雙線開工建設，縣城距敦煌機場120公里。
