离石区属于吕梁市。吕梁市离石区地处山西省西部，吕梁山脉中段西侧，自北部顺时针方向分别与方山县、交城县、文水县、汾阳市、中阳县、柳林县、临县等七县市相邻。

离石区地处吕梁山腹地，地势东部高而宽，西部低而窄，境内山多川少。北川河由北而南，东川河由东而西流经全区，两河在城西南合流后至交口街道合南川河而后出境注入黄河。最高点为区东北骨脊山，海拔2535米，最底点为三川河河谷，海拔889米。