Республика занимает часть Алтайских гор, на севере и северо-западе граничит с Алтайским краем, на юго-западе с Казахстаном, на юге – с Китаем и Монголией, на востоке – с Тувой и Хакасией, на северо-востоке – с Кемеровской областью.

Площадь – 92,6 тыс. км². Время опережает московское на 3 ч.

Доминирующий рельеф местности – горный. Республика расположена в пределах северо-западной части Алтае-Саянской горной системы. Здесь находится высочайшая вершина Сибири гора Белуха (4506 м над ур.м.). Для рельефа характерны также межгорные котловины (Чуйская, Курайская, Джулукульская, Канская, Абайская, Уймонская, Бертекская) и приподнятые всхолмленные плоскогорья (Чулышманское нагорье, плоскогорье Укок, Улаганское плоскогорье), расположенные на высотах 1500–3000 м.

Здесь свыше 430 карстовых пещер, в т. ч. самая глубокая пещера Сибири – шахта Экологическая, глубиной 345 м.

В республике насчитывается более 20 тыс. водотоков. Наиболее крупные из них Бия (301 км) и Катунь (688 км). Сливаясь, они образуют пятую в мире по длине реку Обь. Среди крупнейших рек Чуя (320 км), Чулышман (240 км), Аргут (232 км), Кокса (179 км). Длина большинства рек не превышает 10 км. Реки республики отличаются полноводностью и обладают колоссальными запасами энергии.

Реки изобилуют водопадами. Например, только в бассейне Катуни их насчитывается около 7 тыс. Большинство из них расположены на небольших реках в пределах Катунского, Северо– и Южно-Чуйского хребтов, в долине р. Чулышман. Крупнейшие алтайские водопады: Текелю, находящийся на одноименной реке, – его высота 60 м, Тегеек (40 м), расположенный на одноименной реке каскад Чульчинского водопада достигает 160 м.

В республике около 7 тыс. озер общей площадью более 600 км². Самое большое озеро Алтая – Телецкое (Алтын-Кель), одно из самых глубоких озер России и мира (325 м), гигантский резервуар пресной воды (40 км²). Телецкое озеро наравне с Белухой традиционно считается символом Алтая.

Особо охраняемые территории и природные комплексы составляют 22 % от общей территории Республики.

Государственный природный заповедник «Алтайский» (объект всемирного наследия ЮНЕСКО).

Государственный биосферный заповедник «Катунский» (объект всемирного наследия ЮНЕСКО).

Сотни озер Горного Алтая связаны с ледниковой деятельностью. Множество живописных подпрудных мореной озер лежит в долинах рек, у верхней границы леса или выше нее, рядом с ледниками и снежниками. Таковы Мультинские, Шавлинское, Аккемское, Кучерлинское, Тайменье и другие озера.

На Чулышманском нагорье, на высоте 2199 м, находится священное для алтайцев озеро Джулукуль, на берегу которого, согласно преданию, появился на свет благословенный Ойрот – герой алтайского эпоса.

На территории Горного Алтая находится 1402 ледника общей площадью 910 км². Это гигантские резервуары пресной воды. Самый крупный центр оледенения на юге Алтая – массив Табын-Богдо-Ола (ок. 160 км²). На Северо-Чуйском хребте развиты долинные ледники: Большой Маашей, Левый Актру, Правый Актру Это один из центров альпинизма. Наиболее крупные ледники сосредоточены в Центральном Катунском хребте. Максимальная концентрация ледников наблюдается близ массива Белухи. На Алтае свыше 2000 источников, родников и ключей, более сотни из них – минеральные (аржаны). Наиболее известны из них Аржан-Суу, Чулышманский, Юстыд, Манжерокский, Чергинский, Мунинский, Рыбалкинский, Айский, Курайский.

На территории Горного Алтая произрастают более 2000 видов растений, 200 из которых встречаются только здесь. Широкий спектр природных зон от засушливых степей до высокогорных тундр обусловил неповторимое разнообразие флоры этой сравнительно небольшой территории.

Леса (горная тайга) занимают около половины площади республики. Преобладают хвойные породы деревьев. Наиболее распространена лиственница. Жемчужиной горных лесов считается кедр (сосна сибирская). Кроме того, в лесах представлены пихта, ель, сосна. Из лиственных пород наиболее распространены береза, осина, тополь. Среди кустарников лесного пояса выделяются маральник даурский, покрывающий ранней весной склоны гор яркими розово-фиолетовыми цветами, можжевельник, жимолость, рябина, крыжовник, малина, смородина, ежевика, дающие прекрасные сочные ягоды.

В низкогорьях Алтая широко распространены пихтовые леса с примесью березы и осины – черневая тайга, встречающаяся, например, в бассейнах р. Лебедь и Бия.

Представляют интерес дикорастущие плодово-ягодные растения региона. Здесь произрастают свыше 40 видов плодово-ягодных растений, отличающихся хорошими вкусовыми качествами, высоким содержанием витаминов, бактерицидными свойствами, к тому же многие виды – ценные лекарственные растения. Около 100 видов растений входят в группу лекарственных, используемых в фармацевтической промышленности. Среди наиболее известных: левзея сафлоровидная (маралий корень), родиола розовая (золотой корень), родиола четырехчленная (красная щетка), бадан толстолистный, валериана, марьин корень (дикий пион), копеечник чайный (красный корень), горечавка, адонис весенний.

Подобно растительному миру, животный мир Республики Алтай также многообразен. В Горном Алтае обитает 62 вида млекопитающих, 11 видов земноводных и пресмыкающихся, 260 видов птиц, 20 видов рыб.

Многие из них занесены в Красную книгу (снежный барс, архар, северный олень, хорь перевязка, кот-манул, белка-телеутка, журавль красавка, черный аист, беркут, балабан, алтайский улар, горный гусь).

В высокогорной части Алтая, для которой характерны суровые природные условия, обитают аргали (горный баран), бун (горный козел), архар, снежный барс, беркут, улар. В Кош-Агачском районе живут верблюды, в чергинском опытном хозяйстве – зубры.

Среди животных тундры встречаются северный олень, тундряная куропатка.

В высокогорных степях на границе с Монголией обитают кот манул, лисичка корсак, антилопа дзерен. Из птиц представлены жаворонки, степные коньки, каменки-плясуньи.

В лесах живут белка летяга, бурундук, соболь, лось, марал, кабарга – самое маленькое из парнокопытных животных. Охотятся на кабаргу главным образом ради мускусной железы, которая служит сырьем для парфюмерии. Почти повсеместно в тайге распространен бурый медведь. Также в лесах Алтая встречаются рысь, росомаха, выдра, горностай, барсук. В малоснежных местах обитают косули, волки, лисицы. Среди птиц лесной зоны есть большое количество хищных из семейства ястребиных.

В степях распространены различные виды сурков, сусликов, тушканчиков. В степных и лесных районах встречаются степной хорек, лисица, волк, зайцы – беляк и русак. Почти все пригодные для обитания водоемы приобских лесостепных районов заселены ондатрой. Реки и озера богаты рыбой. В реках предгорий водятся щука, язь, налим, стерлядь, окунь, елец, чебак, карась, ерш, пескарь. В период нереста поднимаются нельма и осетр. Для горных рек и озер характерны хариус, таймень, ленок, голяна, щиповка. В Телецком озере обитают уникальные телецкий сиг и сиг Правдина. В ряде озер обитает осман.

Резко континентальный с холодной зимой и короткими жарким летом.

Средние температуры января -12-30 °C, июля – +9-19 °C. «Полюсом холода» не только Алтая, но и всей Западной Сибири считается Чуйская котловина. Здесь, в районе Кош-Агача, средняя температура января -32 °C, а абсолютный минимум температуры воздуха -62 °C Почти такие же температуры характерны для Курайской котловины и плато Укок. Необходимо заметить, что подобные морозы при отсутствии ветра в сухом воздухе переносятся все-таки легче, чем пронизывающие ветра на склонах Катунского хребта, где температура воздуха может быть и выше. Теплые зимы наблюдаются в тех районах, где высока повторяемость фенов – теплых и сухих ветров: Чемал и Кызыл-Озек, Яйлю и Беле.