位于甘肃省天水市东北部，陇山西侧。截至2019年末，辖张家川镇、龙山镇、恭门镇、马鹿镇、梁山镇、马关镇、刘堡镇、胡川镇、大阳镇、川王镇10个镇，张棉乡、木河乡、连五乡、平安乡、阎家乡5个乡。面积1311平方千米。常住人口29.66万（2018），回族人口约占69.4%。地区生产总值29.83亿元（2018）。县人民政府驻张家川镇。

西周为秦人先祖嬴非子封地秦亭。汉武帝元鼎三年（前114）置陇县。西晋县废。1953年析清水、秦安、庄浪县及陕西省陇县置张家川回族自治区。1955年改自治县。1958年并入清水回族自治县。1961年复置。1969～2006年，张家川回族自治县先后属天水专区、天水地区、天水市管辖。

县境属六盘地槽与陇西陆台两大地质构造单位的过渡地带，为六盘山经向构造与秦岭纬向构造接壤处，地处陇西黄土高原东缘，地势由东北向西南倾斜，海拔1486～2659.4米。属温带大陆性季风气候，年平均气温7.0℃，平均年降水量600毫米。药用植物有沙参、党参、紫菀、重齿毛当归、甘草等。野生动物有花豹、毛冠鹿、林麝、獐、石貂、鬣羚、青羊、水獭、黄鼬、红腹锦鸡等。矿产资源有铜、铅、铁、锌、银、花岗岩、石灰岩、石英石等，已探明铜矿石储量1367万吨，铁矿石储量3111.9万吨。

农业主产小麦、玉米、薯类、蚕豆、大麻，盛产苹果、梨等。陇山皮毛市场为中国最大的皮毛集散地之一。工业有建筑、建材、硅铁、皮毛加工、食品等。天宝、张秦、张清等公路纵横县境。

名胜古迹有五龙山森林公园、白石嘴牧场跑马狩猎场、东峡水库、宣化岗拱北、老庵寺、凰翔府遗址等。