乌当区位于贵州中部，贵阳丘陵盆地北部，地处省会贵阳中心区东面。地势北高南低，由北向南倾斜。地貌以山地、丘陵、坝地三类为主，属亚热带季风湿润气候，具有明显的高原性气候的特点，由于地形、地貌类型多样，形成多种小气候，区内矿藏资源丰富，由于自然环境得天独厚，适宜于农业生产和人员居住。

乌当区地处省会贵阳中心区东面，区委、区政府所在地距贵阳市中心7千米，距贵阳国际机场8千米，距贵阳火车站10千米。东与黔南州龙里县接壤，南与南明区、云岩区相连，西与观山湖区相接，北与修文县、开阳县、白云区交界。介于北纬26°32'—26°55'，东经106°43'—107°03'之间，面积为686平方千米，占全市面积(8034平方千米)的8.5% 。

乌当区地处苗岭山系中段，属贵州高原中部，位于贵阳丘陵盆地的东北部。平均海拔在1250米。地形北高南低，南部较平缓，北部和东北部地势起伏较大。区境内最高为水田镇安多村云雾山，海拔1659米;最低为南明河出境处的百宜镇拐九村姜家渡水面，海拔872米;相对高差787米。北部片区以水田镇的云雾山的庙窝顶、羊昌镇和百宜镇之间的凤凰山、新场镇的大观山等三处地势为最高，平均海拔在1500 米以上。山势走向由此三处顺河流绵延至水田镇、羊昌镇、新场镇，一般海拔在1300—1400米。凤凰山由东西方向延伸，构成本区南北分水岭。南明河及三江河谷一带地势最低，一般海拔在1000—1200米。

区境内在大地构造上属黔中隆起与黔南凹陷的过渡地带，喀斯特面积占全区土地面积的90.6% ，各系地层出露在南部较为齐全，构造上属北东向华夏式构造体系。全区出露地层除白垩系外，震旦系至寒武系至第四系均有出露。新场镇、羊昌镇、百宜镇、新堡乡和水田镇等乡镇主要出露震旦系、奥陶系、二叠系和三叠系等地层，尤以寒武系地层分布最广。东风镇、下坝镇主要出露寒武系、奥陶系、志留系、石炭系、二叠系、三叠系等地层，其中以三叠系分布最广，东风镇的洛湾盆地有第四纪冰川沉积物，是我国的典型冰川分布地。新添寨地区是一短轴背斜构造、受乌当断裂控制，出露地层较多，碳酸盐岩与碎石相间分布，经乌当断裂切割，出露地热放热带，在两岔河口钻探有热水井。

全区为海相地层发育，碳酸盐岩石分布广，出露面积占全区面积的80% 以上，因而导致岩溶地貌、溶丘、溶谷、洼地、峰林凹地等组合地貌形态，部分地区渗漏缺水、石漠化面积占全区土地面积的10.5%。由于地质岩石和构造关系，风化后形成的地带性黄壤中间镶嵌着部分非地带性土壤，兼之侵蚀条件的差异，分带切割明显、造成成片面灰土壤镶嵌其间。

区境地貌按成因形态，划分为山地、丘陵和坝地三大类型，面积比例为8.5:6.4:1，山地主要分布大观山、凤凰山、云雾山、偏坡乡等地，一般海拔在1300米以上，相对高差大于200米，可划分为中山和低中山两类。中山的海拔大于1400米，相对高差在300米以上;低中山的海拔在1000米一1400米，相对高差200—300米。丘陵主要分布在新场镇、羊昌镇、百宜镇接南明河下游两岸的广大地区，丘陵相对高差小于200米，可分为高丘、低丘和缓丘三类。高丘相对高差为100—200米，低丘为50—100米，缓丘不足50米。从地表物质来看，碳酸盐类岩石丘陵多，碎屑岩类岩石丘陵较少。在碳酸盐类岩石丘陵中，又以白云岩和不纯碳酸盐岩石丘陵多，而纯质灰岩丘陵较少。坝地主要分布在东风镇的乌当、麦穰、头堡、后所、洛湾、新村、大堡等村和下坝镇的喇平，各乡镇有零星分布。坝地的地势平缓、坡度一般小于6度，土层厚，地势相对低，水源条件好，是粮、油、蔬菜主要产品的产地。

全区土地总面积686平方千米，其中耕地面积18526公顷（其中水田3338公顷，水浇地85公顷，旱地3472公顷，临时性耕地11676公顷)，园地3207公顷，林地38210.6公顷，草地29公顷。