左雲縣位於山西省最北端，大同市西北部。它北以明長城為界與內蒙古自治區涼城縣接壤，東鄰大同市新榮區、南郊區，南與懷仁、山陰縣相連，西與右玉縣毗鄰。左雲縣城東抵大同市區54公里，南至省會太原市323公里，東距首都北京435公里，西北距內蒙古自治區首府呼和浩特市173公里。縣城西南距朔州市府駐地110公里，西至右玉縣城22公里，南至山陰縣城65公里，東南至懷仁縣城50公里，東北至新榮區駐地60公里，東南至南郊區駐地口泉45公里，北至內蒙涼城縣駐地80公里。左雲縣距離最近客運新高山火車站28公里，大同飛機場60公里。距離邊境二連浩特800公里，秦皇島口岸810公里。