Po vzniku Kazachstanu prestalo byť Mongolsko najväčším vnútrozemským štátom sveta (zaberá druhú pozíciu). Patrí medzi štáty najviac vzdialené od mora (700 km). V západo-východnom smere meria 2 392 km, od severu k juhu 1 259 km. Dĺžka hraníc predstavuje 8 161 km, z toho 3 485 km pripadá na hranicu s Ruskom a 4 676 km predstavuje hranica s Čínskou ľudovou republikou. Územie Mongolska zasahuje na severe do pásma ihličnatých lesov sibírskej tajgy a rozprestiera sa cez pás stepí až po ázijskú oblasť púští na juhu. Veľká časť krajiny má charakter náhornej plošiny s priemernou nadmorskou výškou presahujúcou 1 500 m; iba 19% rozlohy krajiny sa nachádza pod úrovňou 1 000 m. Najnižším bodom je hladina jazera Chocho Núr (532 m n. m.) v najseverovýchodnejšom cípe krajiny.

Kým juhovýchod a juh Mongolska je len mierne zvlnený a zbrázdený stržami, na severe a najmä na západe sa dvíhajú vysoké pohoria Východný Sajan, Changaj a Mongolský Altaj (s najvyššou horou krajiny Hüiten Peak vysokou 4 374 m n. m.). Na juhu Mongolska potom ďalej k východu vybieha o niečo nižšie pásmo Gobijského Altaja. Celý juh a juhovýchod Mongolska zaberá najsuchšie a najnehostinnejšia časť krajiny – púšť Gobi. Medzi horami na západe sa nachádza celý rad veľkých bezodtokových jazier (Char Us núr, Chjargas núr); táto oblasť býva preto nazývaná Jazernou panvou. Tu sa rozprestiera najväčšie mongolské jazero Uvs núr (3 350 km²). V kontraste s juhom, kde chýbajú stále vodné toky, v severnej časti krajiny existuje pomerne hustá riečna sieť. Najväčšími riekami sú Orchon a Selenga, ktoré odvádzajú vodu do ruského jazera Bajkal, patria teda k úmoriu Severného ľadového oceánu. Selenge je na dolnom toku pri ruských hraniciach dokonca využívaná pre lodnú dopravu.

V januári prináša studený front z vnútrozemia chlad a teplota na nížinách a v údoliach klesá až na −30 °C. V tomto čase je účinkom teplotnej inverzie oveľa teplejšie na svahoch hôr, kde teplota stúpa s nadmorskou výškou. Na najteplejších miestach vystúpia januárové denné teploty na 0 °C až 5 °C, pričom v noci klesajú na −30 °C v chladných oblastiach nie je zriedkavých ani −40 °C. V lete, najmä v júli vystúpia najvyššie denné teploty na 20 °C až 25 °C. Leto trvá maximálne tri mesiace , pričom už v septembri začnú teploty výrazne klesať. Ročná priemerná teplota v hlavnom meste Mongolska Ulanbátare je približne 0 °C, čo ho robí jedným najchladnejších hlavných miest na svete.