伊金霍洛旗位于内蒙古自治区伊克昭盟东南部，地处毛乌素沙地东北缘。东经108°58′～110°25′，北纬38°56′～39°49′。东西长120公里，南北宽61公里，总面积5899.6平方公里。

旗境东部和东南部，与准格尔旗、陕西省府谷、神木二县接壤；西南和西部与乌审旗、杭锦旗毗邻；北部与东胜市相连。

旗人民政府所在地阿勒腾席热镇（简称阿镇，下同），北距包头市158公里，距伊克昭盟行政公署所在地东胜市39公里。西南距乌审旗达布察克镇176公里，南距陕西省榆林县181公里，包西（包头—西安）公路通过阿镇，交通较为便利。

以阿镇为中心，东至新庙乡驻地70公里，东南至布连乡驻地55公里，南至新街镇驻地40公里，西南至台格苏木驻地60公里，西至纳林希里乡驻地60公里，西北至苏布尔嘎苏木驻地45公里，北至哈巴格希乡驻地7公里，东北至纳林陶亥乡65公里。

伊金霍洛旗1989年辖境四至疆界：东与准格尔旗接壤的有古拉哈特召东梁、准格尔召、奎腾沟、边来色太、五格图尔、红进塔、布尔洞塔、三界塔东山；南与陕西省神木县相邻的有考考赖沟东沿乌兰木伦河到大柳塔，西向霍吉尔图沟直上至东木独石利、靶子梁、红碱淖南岸和西岸；西与乌审旗毗邻的有南乌兰沙巴尔吉，直至图克苏木牧场、葫芦素淖、阿拉布、乌兰石巴尔台、巴哈淖、阿刀亥南、浩勒报捷，与杭锦旗相连的有补花岱、大乌兰敖包圪堵后、车里井达布素壕赖东；北与东胜市为界的有巴彦敖包、讨壕曼、亢圪堵、吉乐庆、灶火壕，直至旧庙沟。

原郡王旗（前鄂尔多斯左翼中旗）：其区域东至衮额尔吉庙，接前鄂尔多斯左翼前旗界65里；南至神木县边城界200里；西至察罕额尔吉，接前鄂尔多斯右翼前旗界50里，北至喀喇泉，接前鄂尔多斯右翼后旗界120里；东南至贺岳尔门绰克边城界185里；西南至额勒苏忒乌兰拖罗海边城界65里；东北至格海拖罗海前鄂尔多斯左翼后旗界90里；西北至喀拉扎拉前鄂尔多斯右翼后旗界90里。广115里，袤320里。总面积约36800多平方里。王府最初驻地鄂锡喜峰（今阿勒腾席热镇汽车站东）。

清廷于顺治六年（1649年）在鄂尔多斯地区划分盟、旗建置时，郡王旗的疆域比较辽阔，南至明长城，北至达拉特旗，东至准格尔召，西至乌审旗、杭锦旗。疆域变迁是从清康熙三十一年（1692年）设立驿站开垦土地开始。在康熙、雍正年间给陕西省神木县先后划去了老龙池、柴家梁、举人山、一杆旗峁、寨峁山、磁窑山、禾地山、孙家梁、双柏树梁、阿齐图山、瓷窑沟、考考乌素、牛沟、沙河川、清水河、沙河岔等地区。

清朝末期，随着郡王旗大量放垦，郡旗北部成为汉族人聚居的农垦区，清廷为了便于管理，于光绪三十三年（1907年）在郡王旗农垦区建立了东胜厅。民国元年（1911年）改为东胜县，属山西归绥道，民国18年（1929年）为绥远省属县。闪炭庙、根色太庙、摆彦特老亥庙到解放以后1956年划归东胜县。

原札萨克旗（前鄂尔多斯右翼前末旗）：其疆域东至准格尔旗（前鄂尔多斯左翼前旗）界，西至乌审旗（前鄂尔多斯右翼前旗）界，南至陕西神木县界，北至郡王旗（前鄂尔多斯左翼中旗）界。该旗牧地由乌审旗划拨，辖地在7旗中最小，南北长约200里，东西宽约50～60里，总面积15000平方里。王府最初驻地归勒斯太沟掌东岸（今台格苏木贵勒斯太村）。