伊宁县位于伊犁河谷中部，地理坐标在东经81°13′40"～82°42′20"，北纬43°35′10"～44°29′30"之间，东邻尼勒克县，西与伊宁市和霍城县接壤，南邻伊犁河，与察布查尔、巩留两县隔河相望，北越科古尔琴山，以库色木契克河与博尔塔拉蒙古自治州之博乐、精河市（县）为界，县治吉里于孜镇，东距自治区首府乌鲁木齐720千米，西南距伊犁哈萨克自治州首府伊宁市18千米，距霍尔果斯口岸90千米，国道218线和省道220线横穿辖区全境，县乡道路四通八达，交通十分方便，邮政、电信遍布城乡。
县境东西距最长116千米，南北距最宽95千米，总面积6152.55平方千米（折合61.59万公顷），其中新疆建设兵团第四师70团场占地为59.45平方千米（折合0.6万公顷）。境内山区占总面积的64.15%，丘陵占总面积的11.9%，平原占总面积的23.95%。有耕地7.21万公顷。天然草原总面积为35.4万公顷，天然草原可利用草场和利用境外草场31.8万公顷（春秋草场10.73万公顷、夏草场10.02万公顷、冬草场11.05万公顷），其中境外可利用草场面积8.67公顷。有6666.67余公顷未利用的荒地。
境内水资源丰富，流经县内的河流有喀什河、伊犁河两大河流，年径流量154.50亿立方米北山水系有皮里其河等9条河流，年均径流总量4.96亿立方米，属温带大陆型干旱气候。
伊宁县盛产小麦、玉米、水稻、胡麻、油菜、亚麻、甜菜、烤烟等，这里也是伊犁河谷重要的瓜果之乡，盛产苹果、大白杏、香梨、水蜜桃、蟠桃、李子、葡萄、草莓、西瓜、甜瓜等，尤以肉质丰厚、入口甜爽的大白杏文明遐迩，享有“杏乡”美誉。
已探明有煤、金、银、铜、铁、高岭石、花岗岩、重晶石等27中珍稀矿藏，40余个矿点，煤炭远景储量50亿吨，黄金远景储量250吨，近期可采60吨。有年产吨金的全疆最大的黄金生产企业——阿希金矿。药用植物有521种，另有药用动物18种、药用矿物12种，其中常用药用植物有当归、黄芪、大黄、木贼、麻黄、蒲公英、伊犁贝母、车前草、秦皮、新疆阿魏等。
伊宁县旅游资源丰富。有气势磅礴的科古尔琴山，阿布热勒山，离城市最近的托乎拉苏大草原（总开发面积10万公顷），有风景秀丽、风光旖旎的阿克塔什瀑布，伊犁河连心岛次生林公园，青冈林度假村以及喀什河渠首枢纽工程；有广阔茂密的阿克乌增森林公园，小叶白蜡自然保护区，雅玛图古渡旅游度假村，桃花源景区；有弓月城遗址（1957年被列为自治区级文物保护单位），成吉思汗西征伊犁会师集结地遗址——奎逊墩，准噶尔时期古城（怀顺城）遗址，明代“亦力把里”汗国速檀·歪思汗麻扎（1990年12月被列为自治区级文物保护单位，2006年5月20日，被国务院定为国家级文物保护单位），著名清代爱国主义者林则徐捐修的皇渠龙口工程遗迹；还有世界上体型最大、数量最稀少的天鹅越冬地——天鹅泉湿地公园等。这里民族风情浓郁，不仅是维吾尔族标准语的发源地，还被自治区确定为十二木卡姆传承中心。2012年，伊宁县被自治区评为全国休闲农业与乡村旅游示范县；吐鲁番于孜乡被国家农业部评为中国最具魅力乡村之一，被国家文化部评为中国歌舞之乡。2014年托乎拉苏景区成功创建国家4A级景区；2015年天鹅泉湿地公园景区成功创建国家3A级景区。
2015年，伊宁县有国家4A级景区2个（托乎拉苏草原生态旅游区、伊帕尔汗薰衣草观光园）；3A级景区2个（伊犁天鹅泉生态旅游风景区、伊宁县农业科技示范园）；2A级景区1个（伊宁县西域秦汉文化暨生态特色旅游景区）。以休闲农业和乡村旅游为主的农家乐、渔家乐、牧家乐120家，其中星级43个（五星1家、四星5家，三星29家、二星8家），上规模、上档次、年营业收入500万元以上的5家，获自治区级优秀乡村旅游示范点1个，自治区级优秀农家乐2个。有宾馆29家，S级滑雪场1家。