Алтай розташований в південній частині Західного Сибір , в басейні річок Бія і Катунь. Межує з Тувою, Хакасією, Алтайським краєм і Кемеровщиною, з Китаєм, Монголією та Казахстаном.
Клімат помірно-континентальний з коротким жарким літом і тривалою холодною зимою. Поверхня республіки різноманітна, з характерними високими хребтами Алтайських гір, пересіченими глибокими річковими долинами і рідко широкими гірськими долинами. Найвища гора – Кадин-Бажи, висота якої становить 4506 м, також є найвищою точкою Сибіру.