安州区位于成都平原西北部，绵阳市西南，龙门山脉中段。地理坐标介于北纬31゜32′—31゜47′、东经104゜05′—104゜38′之间，东西长54.9公里，南北宽43千米，方围长217.9千米。东与江油市、涪城区接壤，北邻北川羌族自治县，西北与茂汶县毗邻，西南与绵竹市接界，南界罗江县。行政区域面积1189平方千米。区政府所在地花荄镇。安州区地形呈不规则长方形。

地形复杂多样，地貌差异大，处于四川盆地西北边缘，龙门山脉中段，与成都平原接壤地带。地势西北高、东南低，由西北逐渐向东倾斜。大致以桑枣、晓坝、沸水、雎水一线为分界，西北部为龙门山脉，属山区，地形切割强烈，相对高差较大，山脊海拔多在800-1200米之间，最高峰为大光包，海拔3047米；东南部为平坝、丘陵分布，地形开阔、平坦，相对高差较小，一般在50米左右。境内平坝占18.82%，丘陵占41.16%，山地占40.02%。

安州区属中亚热带湿润季风气候区，气候温和，四季明显，降雨充沛。年平均气温16.3℃，年平均降雨量1261毫米，是四川省有名的暴雨中心区之一。农业基础条件薄弱，气象灾害频繁，时常有干旱、冰雹、大风、洪涝和泥石流等自然灾害发生。安州区已发现的矿产有29种，境内有动物资源948种、植物资源2802种。