El municipio se encuentra localizado en la parte este del estado, en la zona media, la cabecera municipal tiene las siguientes coordenadas: 100º00’ de longitud oeste y 21º56’ de latitud norte, con una altura de 980 metros sobre el nivel del mar.
Sus límites son: al norte, Villa Juárez, al este, Ciudad del Maíz, Alaquines, Cárdenas y Rayón, al sureste, San Ciro de Acosta, al sur, el Estado de Guanajuato, al suroeste, Santa María del Río, al oeste, Ciudad Fernández y San Nicolás Tolentino. Su distancia aproximada a la capital del estado es de 131 kilómetros.

Extensión
De acuerdo con el Sistema Integral de Información Geográfica y Estadística del INEGI, al año 2000, la superficie total del municipio es de 3,109.71 km2 y representa el 5.14% del territorio estatal.

Orografía
Se encuentran las serranías de Xichú y La Garganta de Plazuela hacia el sur; la Sierra Gorda al poniente, abarcando parte de los estados de Querétaro y Guanajuato y al oeste el Cordón de la Mesa Larga, con alturas que varían de 1,000 a 2,000 metros sobre el nivel del mar.

Hidrografía
Entre sus corrientes fluviales se encuentra el río Verde, que, conforme cruza el municipio adquiere diferentes nombres, como: Bagres, Vielma y Pastora; hacia el norte se encuentra la Laguna de Mojarras. Existen también gran cantidad de manantiales como: La Palma, San Diego, Boquilla, Ojo Caliente, Los Anteojitos y el más importante La Media Luna, ya que su caudal se utiliza para riego, con un gasto de 7,000 l.p.s. y además en él se practica el buceo.

Clima
Tiene tres climas importantes: en la parte norte es semi-seco, semi-cálido, en el centro es seco-semi-cálido y en gran parte del suroeste es templado sub-húmedo, con lluvias en verano; tiene una temperatura media anual de 21ºC y precipitación pluvial de 479.5 mm.

Principales Ecosistemas
Flora
La vegetación es predominante en matorral desértico, micrófilo como: gobernadora, mezquite, huizache, hojasén y granjeno. Al sur existen manchones de bosque de diversas variedades.
Fauna
La fauna se caracteriza por las especies dominantes como: coyote, venado cola blanca, jabalí, tejón, tlacuache, víbora de cascabel, liebre y leoncillo.
El municipio cuenta con “El Potosí”, como área natural protegida, con decreto del año de 1936, como parque nacional con una superficie de 2,000 ha. incluyendo al municipio de Santa María del Río. Asimismo se encuentra el área natural protegida en la modalidad a parque estatal a Palma Larga, según decreto del 5 de junio de 1998.

Características y Uso del Suelo
Los suelos son derivados de material calizo sedimentario, rocas calizas, calcilutitas y conglomerados calcáreos; son suelos profundos de color grisáceo o negro, con textura franco arenosa y arcillo limosa. Su topografía es plana y ondulada. Su uso potencial es agropecuario, teniendo también actividad minera.