广元市昭化区位于四川盆地背部、广元市中部，地理坐标为北纬31°53'41"—32°23'27",东经105°33'59"—106°07'20"。全区境域面积1433.47平方公里，最东端在磨滩镇金堂村与旺苍县交界，最西端在昭化镇大朝驿村与剑阁县交界，最南端在青牛镇莲池村与剑阁县交界，最北端在昭化镇坪雾社区与广元市利州区交界。

属盆地丘陵向山区过渡地带，地形地貌以中低山为主，平均海拔900米。地质构造体系属米仓山、龙门山和盆北低山三大地貌交会地带，大部分地区位于米仓山走廊以南，为典型的侵蚀台阶状中低山形。地势北高南低，延缓下降，江河溪沟纵横，山体切割强烈，地表起伏不平，地貌复杂多样，有河流冲击平坝、丘陵、台地、低山、中山等。海拔在386米至1391米之间，最高点在东北角(无坝镇境内的逮家垭)，海拔1391米，最低点为区境西南端嘉陵江河谷(今清水镇境内小馍口),海拔386.1米。区洽地元坝镇海拔524米。境内大部分地区属白垩系地质层，由砾岩、砂岩、泥岩互层组成、岩性变化较大;侏罗系、三叠系、第四系地质层也有分布。