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。
景区位于浑善达克沙地东南，地处内蒙古高原大兴安岭山脉与阴山山脉交汇处，在大地构造上属多种构造体系的复合交织地区。受大地构造带的控制，该区地貌类型也呈现复杂多样的特点，处于大兴安岭南段石质山地、阴山北麓七老图山石质山地、科尔沁沙地与浑善达克沙地、内蒙古高原阿巴嘎高平原与溶岩台地、乌珠穆沁土质丘陵和盆地及赤峰黄土丘陵等多种地貌单元的交错地带。该地风蚀常有沙垅、沙沼堆积，是科尔沁沙地向北及西北部浑善达克沙地向东南扩展的沙源区。
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。
