木里藏族自治縣地處青藏高原南緣，橫斷山脈中段，位於四川省西南邊緣，境內山巒重疊，河流環繞。縣境東面和東北面與冕寧縣及甘孜州九龍、康定二縣隔雅礱江遙望，北面與甘孜州雅江、理塘二縣接壤。西南和西北面與甘孜州稻城縣連界，南面和東南面與本州鹽源毗鄰，西南面與雲南省迪慶藏族自治州中甸縣、麗江地區寧蒗彝族自治縣犬牙交錯，並同雲南省麗江地區麗江納西族自治縣一江相隔。縣內很高海拔5958米，很低海拔1470米，相對高差大，氣候、土壤、植被呈明顯的垂直變化，形成「一山有四季，十里不同天」的立體氣候。

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