İlçemiz 34-36 derece 10 dakika doğu meridyenleri (boylamı) ile 39-40 derece 15 dakika kuzey paralelleri(enlemleri) arasında yer alır. E-88 karayolu üzerinde, Yozgat İl Merkezi’ne 35 km uzaklıkta olup, doğuda Akdağmadeni ve Saraykent, batıda Yozgat Merkez İlçesi, güneyde Sarıkaya İlçesi, kuzeyinde Aydıncık ve Çekerek İlçeleri ile çevrilidir. Yüzölçümü 1769 km² dir. İlçemiz, tipik karasal iklime sahip ve deniz seviyesinden 950 m yükseklikte bulunmaktadır.
Kışlar uzun, yaz mevsimi ise kısadır. Kışları sert ve kuru soğuklarla geçer. Yazlar ise kurak geçer. Yağmurlar daha çok ilkbahar aylarında yağar. Yıllık yağış ortalaması metrekarede 450-500 kg dır.Şehrimizin ortasından Eğriöz deresi ve Delibaş deresi geçmekte ve şehri ikiye bölmektedir. İlçemize bağlı köylerde irili ufaklı sulama göletleri bulunmaktadır.Bunlardan bazıları Gelingüllü barajı, Esenli göleti, Dişli göleti,İkikara göleti vb.