Ulan Bator ligger litt nordøst for midten av Mongolia. Byen ligger i en dal nær elven Tuul, omtrent 1350 meter over havet. Ulan Bator er Mongolias politiske og administrative sentrum og landets kulturelle, industrielle og finansielle tyngdepunkt. Den er også knutepunktet for Mongolias vegnett, og er via jernbane knyttet til Den transsibirske jernbanen og det kinesiske jernbanenettet.