神木縣位于陜西省北部，東北與府谷縣相鄰，西南與榆陽區、佳縣相連，西北與內蒙古自治區烏審旗、伊金霍洛旗接壤，東南瀕臨黃河與山西省興縣隔河相望。總面積7480.7平方千米（為全省面積最大的縣）。戶籍人口42.21萬人，常住人口45.65萬人（2012年末）。全縣轄15個鎮：神木鎮、高家堡鎮、店塔鎮、孫家岔鎮、大柳塔鎮、花石崖鎮、中雞鎮、賀家川鎮、爾林兔鎮、萬鎮、大保當鎮、馬鎮、欄桿堡鎮、沙峁鎮、錦界鎮。縣政府駐神木鎮。
地處陜北黃土高原和毛烏素沙漠過渡帶，地勢西北高、東南低，海拔800～1300米。有海子120多個，紅堿淖爾最大。河流有黃河、窟野河、禿尾河。春旱多大風，年均氣溫8.5℃，年降水量440.8毫米。礦產資源有煤、石英砂、鐵礦、石灰石等，為神府煤田主產區。包神鐵路、西神鐵路、神朔鐵路、210國道、204省道、301省道過境。名勝古跡有二郎山、楊家城、凱歌樓、明長城遺址等。