位于山西省中北部。总面积4万平方千米，海拔1800～2000米，山体呈东北—西南走向，向四周展布，半径约100千米，伸展于忻州市所辖的神池、五寨、岢岚、河曲、保德、偏关、静乐、原平、忻府等县、市、区和朔州市所属的平鲁、左云、右玉等县（区）。

管涔山脉出露的地层有太古界、元古界、古生界、中生界、新生界。太古界主要分布在静乐、宁武、岢岚，神池有零星出露，岩性主要由花岗片麻岩、角闪片麻岩及黑石片麻岩等老变质岩组成。元古界分布集中于静乐、岢岚、宁武，主要岩石有板岩、千枚岩、石英岩、角闪片岩等变质岩。古生界在静乐、神池发育齐全，岢岚、宁武、五寨次之，以沉积岩为主，其中寒武系岩石主要为竹叶状灰岩、鲕状灰岩和紫红色、肉红色页岩，奥陶系中统主要岩石有白云质结晶灰岩、厚层状蓝灰色石灰岩、泥质灰岩；奥陶系下统岩石有砂粒状石岩、厚层状灰蓝色灰岩、白云质灰岩；石炭系主要岩石有砂页岩、夹砂质页岩煤层、海相灰岩；二叠系主要岩石有长石石英砂岩、砂质页岩、砂质泥岩。中生界以静乐为主，宁武次之，主要为二叠系和侏罗系，三叠系主要岩石为石膏泥岩、砂页岩、砂岩；侏罗系主要岩石有石英岩、薄层页岩及碳质页岩和煤层。新生界在神池、岢岚、五寨、宁武、静乐均有分布。下更新统主要为坡积、洪积黄土；中更新统主要为红黄土、黄色亚黏土；上更新统主要是风积马兰黄土；全新统为近代洪积物和冲积物。

地貌多种多样，丰富多彩，是形成各种自然景观的基础。管涔山脉地处晋西北黄土高原，海拔1800～2000米。其中管涔山脉主峰卧羊场海拔2606米，芦芽山脉最高峰荷叶坪海拔2784米，芦芽山（太子殿山峰）海拔2736米。境内地形复杂，垂直高差达1300米之多。整个管涔山地区地形中部高，东西低。有土石山区、黄土丘陵区、河川3种类型地貌。   

典型的地貌类型有花岗岩节理风化而成的陡峻山峰，古夷平面上升而形成的亚高山草甸、第四纪黄土堆积形成的黄土地貌、流水作用形成的河谷地貌、第四纪冰川遗留的冰缘地貌，以及现代冻土形成的冰缘地貌。因而本区内发育的小地貌非常丰富，有黄土冲切沟，河流的冲切沟、切沟，河谷的漫滩、阶地，分叉河流，辫状河流，冰川的冰臼、冰洞、冰缘石柱，石海，冻胀丘，倒石堆等。

属北温带大陆性气候。气候垂直变化明显，高山区属高山严寒区和寒冷干燥区，寒冷干燥，多大风，四季分明，冬季漫长，无霜期短，昼夜温差大。山区雨多，其他地区雨量偏少，雨量集中于7月和8月。气温、降水有明显的垂直分布，光照时间在各地的向阳和背阴坡有较大差异。区内年平均气温6.2℃，最热月为7月，平均20.1℃；最冷月为1月，平均-9.9℃。各季降水占全年降水量的百分比为：春季13%、夏季65%、秋季20%、冬季2%。

河流分属黄河、海河两大流域，以宁武县分水岭为界，向西南为汾河流域．向东北为恢河（海河）流域。汾河河谷西部多高山峻岭，森林覆盖较好，河谷宽度一般为1.0～1.5千米，最大为2.5千米。恢河呈西南东北走向，沿河谷地地势较低，两侧多黄土丘陵，基本无森林覆盖。内有高山湖泊，总面积约4平方千米，分布在海拔1771～1849米。天池，位于宁武县东部管涔山东南马营山区，是中国三大高山天池之一，也是华北地区唯一的天池群。小湖已干涸，较大的湖水位处于持续下降趋势。

土壤类主要有5种类型：①高山草甸土。分布在海拔2000米以上，是发展林业的主要地区。②淋溶褐土。属黄土状母质淋溶褐土，分布在靠近高山草甸的乡村，灌木丛生，牧草丰盛繁茂，宜于发展畜牧业。③黄绵土。属黄土状草灌和砂页炭状草灌黄绵土。多分布在汾河等河流两岸丘陵地带，海拔1600米左右。是粮食生产的主要地区。④红黄绵土。属带砂和红胶据混合土，多分布在静乐、五寨、岢岚城关等地。海拔1400米以上。土层较厚，耕性较坚实，保水保肥性较好。⑤下湿沼泽地。分布于河川地带，地下水位高，排水不良。有轻度盐渍化，肥力一般。

植被类型有：①高、中山地草甸带。主要分布于海拔2680米以上的荷叶坪、黄草粱、芦芽山一带，代表性植物有粗糙紫云英、紫花苜蓿、人头草、披碱草等。气候严寒，但一般地势开阔，土壤湿润，草软地肥，是优良的天然牧场。②高、中山针叶林带。分布于海拔1820～2680米，是境内森林主要分布地带，代表性植物有云杉、华北落叶松及错落的高山灌丛，如鬼见愁、锦鸡儿、高山绣线菊等。林内阴暗潮湿，灌木稀少，仅见有苔藓，问荆、造苏等。③低、中山疏林灌丛带。主要分布在海拔1400～1800米，代表性植物有云杉、浦松、栎娄、桦、山杨、华北落叶松等，灌木主要为沙棘、胡榛子，此外还有莜麦、山药、豌豆等农作物，本带森林稀疏，覆被率低，荒山连片，是营造林木的良好基地。④低山灌丛、农作区及水域带。分布于海拔1200～l500米，灌丛组成与低中山带相似，林木有杨、柳、杏等阔叶树种，主要为农作区，从林业的角度来看，可营造阔叶树林。

野生动物有豹、原麝、猞猁、古貂、林麝、马鹿、山猫、苍鹰、红隼、红嘴鸦、鹞子、青雀、半翅、石鸡、野鸡、褐马鸡、黑鹳、灰鹳、钊尾雨燕、雕等。建有芦芽山国家级自然保护区，以褐马鸡为主要保护对象。

矿产资源有煤、铁、锰、铝等。煤田统称生宁武煤田，范围包括宁武、原平、静乐、岢岚及神池，呈北东向狭长的煤盆地，煤田总面积3568.7平方千米，原探明煤炭储量420.88亿吨，其中宁武煤田储量800亿吨，占全省煤炭总储量的10%。煤田地层之下为中太古界河口系、寒武系和奥陶系地层。含煤岩系由石炭系、二叠系和侏罗系地层组成。铁矿分布在宁武县境内李家窑、杜庄、岭沟、朱家沟、铁炉湾、北岔、盘道粱等地。铁矿床在奥陶纪与石炭纪之接触部的砂质页岩中，是已风化残余的窝子矿。铝土矿储藏量丰富，另有黄铜、硫黄、钼、云母、花岗岩等。