Huyện Mù Cang Chải là một huyện vùng cao của tỉnh Yên Bái nằm ở phía Tây của tỉnh Yên Bái và cách trung tâm tỉnh 185km, cách thủ đô Hà Nội là 365km.
Huyện có tổng diện tích tự nhiên là 119.773,36ha hầu hết là khu vực núi cao bắt nguồn từ dãy Hoàng Liên Sơn, bao gồm nhiều dãy núi liên tiếp nhau chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, giữa các dãy núi là các khe suối thuộc lưu vực Sông Hồng và Sông Đà, độ cao tuyệt đối thấp nhất là cánh đồng Cao Phạ 650 m, cao nhất là đỉnh Lùng Cúng thuộc xã Nậm Có 2.963 m so với mặt nước biển. Địa hình bị chia cắt mạnh, tạo nên các sườn núi trải dài, mái dốc, có độ dốc trung bình 300m, tuy nhiên có nơi có độ lên tới trên 450m.
Phía Bắc giáp huyện Văn Bàn, tỉnh Lào Cai; Phía Nam giáp huyện Mường La, tỉnh Sơn La; Phía Đông giáp huyện Văn Chấn; Phía Tây giáp huyện Than Uyên, Tỉnh Lai Châu.
Nhiệt độ: Mù Cang Chải có khí hậu nhiệt đới gió mùa, chia thành 2 mùa, mùa khô hanh và mùa mưa, nhiệt độ bình quân trong năm là 18,5oC.
Tính đến cuối năm 2015 dân số toàn huyện trên 56.000 người, bao gồm dân tộc Mông, Kinh, Thái và một số dân tộc khác (khoảng 12 dân tộc cùng chung sống) trong đó chủ yếu là người Mông chiếm gần 91% sống rải chủ yếu ở 116 thôn, bản của các xã và 10 tổ dân phố của thị trấn Mù Cang Chải.
