温泉县是全国唯一以地热资源“温泉”命名的县，因境内有数处著名的温泉而得名。位于新疆维吾尔自治区西北部，天山西段北麓、准噶尔盆地西缘，博尔塔拉河上游，博尔塔拉蒙古自治州最西端，地理位置介于东经79°52′-81°46′，北纬44°40′-45°19′之间，土地总面积5885.5平方公里，其中兵团土地面积499.3平方公里。东邻博乐市，南隔天山支脉别珍套山和察汗乌逊山分水岭与伊犁哈萨克自治州所属的霍城县为邻，西部和北部分别以空郭罗鄂博山和阿拉套山的山脊为界与哈萨克斯坦毗邻。