清水县位于甘肃省东南部，紧邻天水市东北，坐落在陇山西南麓，渭河北岸的牛头河流域。它东与陕西省陇县和宝鸡接壤，南与麦积区相连，西与秦安县相邻，北与张家川回族自治县毗邻。清水县的地理位置在北纬34°32′至34°56′之间，东经105°45′至106°30′，拥有一个66公里的东西宽度和47公里的南北长度，总面积达到2012平方公里。县治设立于永清镇。
清水县是天水市的行政区域，历史上作为丝绸之路南路的重要通道，从陕西陇县翻越陇山，经过大震关到天水和河西，清水县是必经之地，有“陇右要冲，关中屏障”的美誉。县内交通便利，西南可通过清麦公路到达天水火车站，44公里可达；西可通过云山镇至秦安县城，77公里可达；北则通过清张公路至张家川回族自治县，47公里可达；向西南沿清麦公路经北道埠，63公里可达天水市秦城区；距甘肃省省会兰州市395公里，东至陕西省陇县与西安的距离为380公里。
清水县地貌丰富多样，处在陇山山地向梁峁过渡地带，地势东北高、西南低，最高海拔2201米，最低1112米，相对高差达1089米。这种地形差异导致了热量、降水、土壤和植被的垂直变化。县内地貌主要分为三类：一是黄土梁峁沟壑为主的中低山黄土梁沟壑区，以高峰科梁和牛头河南北侧梁峁为骨架，占面积217.93万亩，属于森林草原黑炉土地带，主要植被为灌丛和草原；二是土石山地中度深切割的中山区，位于县东南，以盘龙山为主，面积45.86万亩，土壤以发育在黄土母质上的褐土为主，有大面积的次生林；三是河谷阶地区，以牛头河及其支流河谷阶地为主，面积27.70万亩，包括宽窄不一的河谷和峡谷，海拔较低的河漫滩和多级阶地，一级阶地土壤肥沃，适宜农业。
清水县的地理特点是东部盘龙山余脉南北延伸，南部有笔架峰，西部弓型高峰科山梁，北部则有南北走向的化岭山和封山。这些山脉围绕着以牛头河为中心的汤浴河、樊河、后川河四大水系，形成了牛头河中部长达的山间盆地，清水城位于盆地中南部，海拔1360米，展现了独特的自然风光。
清水县，位于甘肃省东南部。总面积2003平方千米。