乌兰布统景区地处塞罕坝北麓，东部和中部山脉绵延起伏，西北部多沙丘，最高海拔1869米，最低海拔1412米，平均海拔1640米。乌兰布统峰位于景区北侧，孤峰矗立，海拔1595米，赭色玄武岩构成。山周围地势开阔。

景区属蒙古高原的东部边缘，属新华夏内陆沉降带。主要由中古代和第三纪的砂岩、砂砾岩、泥岩组成，上覆较薄的第四纪沉积物。乌兰公河及将军泡子沿岸有大面积湿地、湿草甸极具代表性，植被优良，物种丰富。

乌兰布统草原水源富足，高低起伏的地形，不利于水汽散发，早晨便经常会有一层薄雾沉降在地面。地处丘陵的乌兰布统草原失去了一份辽阔，却也因此增添了一份神秘与缥缈。在草甸和树林相互嵌套，形成了中国大地上最经典的森林草原。