沙灣縣位于新疆維吾爾自治區北部，東與石河子市、瑪納斯縣相鄰，南與和靜縣、尼勒克縣相接，西與烏蘇市、奎屯市、克拉瑪依市相連，北與和布克賽爾蒙古自治縣相交。總面積12460.24平方千米，總人口22萬人（2012年）。有漢、哈、回、維等24個民族。全縣轄9個鎮、3個鄉：三道河子鎮、四道河子鎮、老沙灣鎮、烏蘭烏蘇鎮、安集海鎮、東灣鎮、西戈壁鎮、柳毛灣鎮、金溝河鎮、商戶地鄉、大泉鄉、博爾通古鄉。縣境內有：牛圈子牧場、博爾通古牧場、良種場、兵團一二一團、兵團一三三團、兵團一三四團、兵團一四一團、兵團一四二團、兵團一四三團、兵團一四四團。縣政府駐三道河子鎮世紀大道55號，距烏魯木齊市公路里程185千米。
地處天山北坡，準噶爾盆地南緣。地勢南高北低，南部為天山支脈依連哈比爾尕山，中部為山前洪積—沖積綠洲平原，北部為古爾班通古特沙漠。水資源有瑪納斯河、寧家河、金溝河、大南溝河和安集海水庫等。屬北溫帶大陸性干旱氣候，日照充足，熱量豐富，四季分明，年均氣溫6.9℃，年均降水185毫米。312國道、烏奎高速公路穿境而過，蘭新鐵路西段經城區南側設沙灣站。名勝古跡有熱水泉子、娘娘泉、熱水泉子老君廟、蒙古廟、北沙窩的“鐵門坎”、漠北炮臺，天山北坡旅游區、三道河子林場森林公園、鹿角灣、雙龍溝、東大塘、寧家河、千泉湖、金三角游獵度假村等。