海北州地貌特点显著，以其纵横交错的山脉而著称，主要山脉祁连山及其支脉贯穿全境，从西北向东南延伸。境内河流众多，超过140条河流汇聚，地形呈现出从西北向东南逐渐倾斜的态势。州内平均海拔约3100米，最高峰托勒南山的二过龙主峰，海拔更是达到了惊人的5287米，而最低点位于祁连县潘家河大子龙南，海拔2180米，两者之间相对高差达到3107米。在地理分布上，85%的面积处于海拔3000米以上的高原区域，气候属于典型的高原大陆性气候。
光照充足是海北州的一大优势，全年日照时数在2440-3140小时之间，为植被生长提供了良好的条件。年降水量集中在7、8月份，大约在300-500毫米，雨水充沛且与温暖的季节同步，形成了雨热同季的气候特征。然而，由于海拔较高，无绝对无霜期的现象是常态。土壤类型丰富多样，以高山草甸土和山地草甸土为主，还有黑钙土、栗钙土和灰褐土等，这些土壤富含有机质，为农作物和牧草的生长提供了肥沃的土壤基础。
海北藏族自治州位于青海省东北部，东经98°5′-102°41′，北纬36°44′-39°5′。东南与西宁市的大通县、海东地区的互助、湟中、湟源县接壤；西与海西蒙古族藏族自大治州的天峻县毗连；南与海南藏族自治州的共和县隔湖相望；东北与甘肃省的天祝、山丹、民乐、永昌、张掖、肃南等市、县毗邻。州人民政府住所地：海晏县西海镇。邮政编码：812200。代码：632200。电话区号：0970。拼音：Haibei Zangzu Zizhizhou。