La Región Autónoma de Mongolia Interior está situada a lo largo de la frontera norteña de China, extendiéndose más de 1.700 km de norte a sur, a una latitud de entre 53º23’ y 37º24’ N, así como más de 2.500 km de este a oeste, a una longitud de entre 97º12’ y 126º04’ E. La región linda al este con las provincias Heilongjiang, Jilin y Liaoning, al sur con las provincias Hebei, Shanxi y Shaanxi, al sur y suroeste con la Región Autónoma Ningxia Hui, al oeste con la provincia Gansu, y al norte y nordeste con Mongolia y Rusia, respectivamente. Tiene una frontera internacional de más de 4.221 km de largo. Su territorio cubre más de 1,18 millones de kilómetros cuadrados, representando el 12,3% del país entero. Es la tercera división más grande en China, siendo solamente más pequeña que las regiones autónomas de Xinjiang Uygur y Tíbet.

En su mayoría está compuesta por meseta, por ejemplo, la Meseta de Mongolia Interior está a una altura de más de 1.000 m. La Meseta de Mongolia Interior es la segunda más grande de entre las cuatro mayores mesetas en China. Alto en el sur y bajo en el norte, se extiende desde las Montañas Gran Hinggan en el este hasta las montañas Mazong, Heli y Longshou en el oeste, hasta las Montañas Yinshan en el sur y hasta la frontera Sino-Mongola en el norte – más de 3.000 km desde el nordeste hasta al suroeste.