Med et landareal på 1 564 116 km² er Mongolia verdens 19. største stat. Landet grenser til Kina i sør, øst og vest og til Russland i nord. Landskapet domineres av stepper, men inneholder også variasjoner i form av fjell i nord og vest samt ørken i sør. Mesteparten av landområdet ligger på et platå med høyder som varierer fra 900 til 1500 moh., bare avbrutt av større fjellkjeder i nordlige og vestlige deler av landet. Mongolias høyeste punkt er Khujtnij orgil (4374 moh.) i -massivet i Altajfjellene i vest. Andre fjellområder inkluderer Khangaifjellene sentralt i landet og Khentiifjellene i nord. Landets laveste punkt er saltsjøen Khokh Nuur (560 moh.), lokalisert i det nordøstlige Mongolia. Asias største ørkenområde, Gobiørkenen, ligger sør i landet og omfatter også deler av det nordlige Kina. Navnet kommer av det mongolske Говь, som kan oversettes med «ørkenslette». Mongolias landskap omfatter også en av de største ferskvannssjøene i Asia (Khövsgölsjøen), en rekke saltvannsjøer, myrer, sanddyner, kuperte gressmarker, skoger og isbreer i fjellene. Det nordlige og vestlige Mongolia er et seismisk aktivt område med hyppige jordskjelv, varme kilder og utdødde vulkaner. Uvs Nuur-bassenget, som også strekker seg inn på russisk territorium, står på UNESCOs verdensarvliste.