Город расположен на реке Уфалейке (притоке Уфы), в 178 километрах от областного центра города Челябинска, на севере Челябинской области, вблизи от границы со Свердловской областью, в южной части восточного склона Среднего Урала (Уфалейский хребет). Рельеф территории города, в основном, занят Уральскими горами, склоны которых сложены карстовыми породами. Недалеко находятся озёра Аракуль и Иткуль.