Город расположен на реке Уфалей (приток Уфы), в 178 км от Челябинска, на севере Челябинской области, на границе со Свердловской областью, в южной части восточного склона Среднего Урала. Рельеф территории города в основном занят Уральскими горами, склоны которых сложены карстовыми породами. Недалеко находятся озёра Аракуль и Иткуль.