大柴旦镇海拔在2829—5655米之间，平均海拔3400米以上。区内山高水净，风光独特。大柴旦地区特殊的地质构造形成了贫地特有的现代自然荒漠景观，其中南八仙雅丹地貌地 典型、 奇特的地貌之一。

大柴旦不属于法定的县级行政区但基本类似，行政区域包括德令哈市的柴旦镇、锡铁山镇2个镇，其行政机关大柴旦行政委员会是海西州政府派出机构而非独立一级政府。

大柴旦位于青海省西北部，柴达木盆地北缘，青新公路（315国道）、柳格公路（215国道）和青藏铁路贯穿全境，其中315国道和215国道于柴旦镇交汇。