تقع معظم محمية يلوستون (نحو 96 5 من مساحتها ) في ولاية فيومينغ، ويقع 3% من مساحتها في ولاية مونتانا، و 1% في ولاية إداهو. تبلغ مساحتها 8987 كلم² وهي أكبر المحميات الوطنية بالولايات المتحدة. تعادل مساحتها مساحة جزيرة كورسيكا . طول المحمية من الشمال غلى الجنوب يبلغ 102 كيلومتر ويبلغ عرضها من الشرق إلى الغرب 87 كيلومتر . جزء من المحمية يشكل جزءا من جبال روكي العالية في غرب الولايات المتحدة ؛ ومتوسط ارتفاع المحمية يبلغ 2440 متر عن سطح البحر. وتقع أعلى نقطة للمحمية على قمة ""إيجل "" على ارتفاع 3.462 متر من سطح البحر؛ وأدنى نقطة لها على ارتفاع 1630 متر من سطح البحر ؛ وهذه النقطة تقع بالقرب من المدخل الشمالي لمحمية يلوستون.