Cửu Trại Câu nằm ở cuối phía nam của dãy núi Dân Sơn, cách 330 km (205 mi) về phía bắc của thủ phủ tỉnh Tứ Xuyên là Thành Đô. Về mặt địa lý, khu vực là một phần của huyện Cửu Trại Câu (trước đây là huyện Nam Bình), châu A Bá, tây bắc tỉnh Tứ Xuyên, gần ranh giới với tỉnh Cam Túc.

Các thung lũng có diện tích 720 km2 (278 dặm vuông Anh), với vùng đệm có diện thêm 600 km2 (232 dặm vuông Anh). Địa hình tùy thuộc vào khu vực xem xét, từ 1.998 đến 2.140 mét thung lũng Thụ Chính (Thụ Chính Câu) và từ 4.558 đến 4.764 mét trên núi ở đầu Thung lũng Tắc Tra Oa.

Về khí hậu, khu vực có khí hậu từ nhiệt đới đến ôn đới gió mùa với nhiệt độ trung bình hàng năm là 7,8 °C. Thấp nhất là -3.7 °C vào tháng 1 và cao nhất vào tháng 7 với nhiệt độ 16,8 °C.[2] Tổng lượng mưa hàng năm là 761 mm nhưng tại các khu vực có lượng mưa đạt 1.000 mm,[2] với 80% lượng mưa là vào giữa tháng 5 và tháng 10.