- Phía Bắc giáp huyện Mường Khương - tỉnh Lào Cai và huyện Mã Quan - tỉnh Vân Nam - Trung Quốc.
- Phía Nam giáp huyện Bắc Hà - tỉnh Lào Cai.
- Phía Tây giáp huyện Mường Khương - tỉnh Lào Cai.
- Phía Đông giáp huyện Sín Mần - tỉnh Hà Giang.
1. Vị trí địa lý:
Trụ sở UBND huyện Si Ma Cai
Si Ma Cai nằm ở phía Đông Bắc của tỉnh Lào Cai, cách trung tâm thành phố 95km; có toạ độ địa lý từ 22035’30’’ đến 22006'00'' vĩ độ Bắc; 104006'30'' đến 104012'00'' kinh độ Đông. Trung tâm huyện hiện nay là xã Si Ma Cai.
- Phía Bắc giáp huyện Mường Khương - tỉnh Lào Cai và huyện Mã Quan - tỉnh Vân Nam - Trung Quốc.
- Phía Nam giáp huyện Bắc Hà - tỉnh Lào Cai.
- Phía Tây giáp huyện Mường Khương - tỉnh Lào Cai.
- Phía Đông giáp huyện Sín Mần - tỉnh Hà Giang.
2. Địa hình, đất đai:
Địa hình Si Ma Cai thuộc khối nông vòm sông Chảy (vùng núi có tuổi cổ nhất so với nền cấu tạo Bắc Bộ), được kiến tạo bởi nhiều dãy núi chạy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, thấp dân về phía Bắc với đặc trưng phân tầng độ cao lớn, chia cắt mạnh, nhiều thung lũng nhỏ hẹp.
Các dải núi về cơ bản gồm: Mạch núi trung tâm lãnh thổ huyện khởi nguồn từ Đông Nam xã Nàn Sín chạy qua các đỉnh núi có độ cao 1.800m đến 1.630m theo hướng Đông Bắc - Tây Nam tới điểm cuối cùng thuộc phía Đông Bắc xã Sán Chải. Mạch núi khu Tây Bắc chạy theo hướng vòng cung với hướng chính là Đông Bắc - Tây Nam. Ngoài ra, ở khu Đông Nam huyện được hình thành bởi phần cuối của các dải núi nhỏ chạy từ Bắc Hà hướng Đông Bắc - Tây Nam.
Diện tích tự nhiên toàn huyện là 23.454ha. Trong đó đa số là đất dốc: độ dốc trên 250 khoảng 12.423ha (chiếm 53%), độ dốc 15 - 250 là 7.501ha (chiếm 32%), độ dốc 7 - 150 là 3.330ha chiếm (14,2%), độ dốc 3 - 70 là 167ha (chiếm 0,7%), độ dốc < 30 chiếm tỷ lệ không đáng kể (0,l%).
3. Khí hậu - thuỷ văn:
Nằrn trong vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Do ảnh hưởng của địa hình nên diễn biến khí hậu khá phức tạp, hình thành các tiểu vùng khí hậu khác biệt: Vùng khí hậu cận nhiệt đới và vùng khí hậu nhiệt đới không điển hình.
+ Nhiệt độ trung bình cả năm khoảng 18,90C, tháng lạnh dưới 120C, chế độ nhiệt có sự thay đổi theo các đai cao rõ rệt và thay đổi nhiệt độ diễn ra ngay trong phạm vi một xã. Ở vùng ven sông Chảy, các thung lũng thấp nhiệt độ thường cao, cường độ chiếu sáng lớn hơn so với các khu vực đai cao trên 800m.
+ Lượng mưa trung bình năm đạt mức từ l.300mm đến 2.000mm tập trung vào các tháng 6, 7 và 8. Các tháng còn lại trong năm mưa ít, cường độ không tập trung. Số ngày mưa trong năm khoảng trên 150 ngày.
Độ ẩm trung bình cả năm khoảng từ 83% - 87%. Về mùa mưa độ ẩm không khí lớn hơn thường từ 85 - 88%. Độ ẩm không khí thay đổi theo từng vùng lãnh thổ của huyện. Vùng núi cao trên 800mm, độ ẩm không khí thấp và hanh khô.
+ Có 2 tiểu vùng khí hậu cơ bản:
Vùng ven sông Chảy bao gồm các vùng đất thấp của các xã như: Lùng Sui, Sán Chải, Nàn Sán, Bản Mế, Nàn Sìn... Đây là vùng khí hậu nhiệt đới, không điển hình, nhiệt độ trung bình khoảng 210C. Mùa nóng từ tháng 5 đến tháng 10 nhiệt độ có thể lên đến 350C kèm theo mưa nhiều, cường độ mưa cao, bức xạ năng lượng cao. Mùa lạnh kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, độ ẩm không khí trung bình 85% ít sương mù. Có mưa đá thích hợp với cây trồng nông - lâm nghiệp nhiệt đới, thuận tiện cho thâm canh, tăng vụ, tăng năng xuất cây trồng; đặc biệt là phát triển các cây ăn quả nhiệt đới như: Nhãn, vải, hồng, đu đủ, chuối,…
Tiểu vùng khí hậu cận nhiệt đới: Nằm trên các đai cao trên 800m. Một năm có hai mùa nhưng không có ranh giới rõ rệt. Mùa đông thường lạnh khô kéo dài, nhiệt độ trung bình từ 15 – 170C. Tháng 1 là tháng lạnh nhất, nhiệt độ có thể xuống tới 5 – 60C. Mùa hè mát mẻ, nhiệt độ cao nhất không đến 320C. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, có giông, mưa đá và sương mù thích nghi cho phát triển các cây lâm nghiệp họ lá kim, cây ăn quả nhiệt đới. như: Đào, lê, táo, mận… và các cây dược liệu như: Xuyên khung, đỗ trọng, bạch truật, thảo quả...
Hệ thống thuỷ văn bao gồm sông Chảy và hệ thống khe suối. Sông Chảy bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam - Trung Quốc chảy qua địa phận Si Ma Cai với tổng chiều dài 43km. Lòng sông hẹp, sâu, sườn dốc và nhiều thác gềnh ít có tác dụng trong giao thông vận tải, phục vụ sản xuất nhưng có ý nghĩa quan trọng đối với chiến lược phòng thủ biên giới của huyện và khả năng phát triển thuỷ điện. Hệ thống khe suối có nhiều, bắt nguồn từ các dãy núi cao chảy xuống thung lũng có tác dụng lớn đến dân sinh và khai thác nguồn nước phục vụ sản xuất, nhưng cũng là trở ngại về đi lại của người dân nhất là về mùa mưa.
Nước mặt phụ thuộc chủ yếu vào nguồn nước mưa được lưu giữ. Tuy được phân bố đều khắp trên địa bàn huyện và không bị ô nhiễm. Song, đang trong tình trạng cạn kiệt, đặc biệt là mùa khô do địa hình chia cắt mạnh, hiện tượng Castơ hay xảy ra và hậu quả nặng nề của nạn chặt phá rừng làm nương rẫy. Nước ngầm trữ lượng ít do hiện tượng Castơ tạo ra các hố thoát nước mặt và độ che phủ rừng thấp.
Tình trạng nước mặt và nước ngầm cạn kiệt nên ảnh hưởng lớn tời nguồn cung cấp nước sinh hoạt và sản xuất cho người dân trong huyện. Hiện nay ở nhiều xã trong huyện như: Mản Thẩn, Cán Hồ, Cán Cấu, Nàn Sín và Lử Thẩn đang trong tình trạng khan hiếm nước sinh hoạt vê mùa khô.