海南区位于乌海市区南部。东、南两边与内蒙古自治区鄂尔多斯市的鄂托克旗毗邻；西南与宁夏回族自治区陶乐县接壤；西依黄河与宁夏回族自治区石嘴山市、内蒙古自治区乌海市乌达区、阿拉善盟阿拉善左旗隔河相望；北与乌海市海勃湾区相连。南北长约50公里，东西宽约20公里，总面积约1005平方公里，占乌海市总面积的57.29%。地理座标为北纬39°15′～39°32′，东经106°40′～107°09′。平均海拔高度1200米。
    海南区人民政府所在地拉僧仲，与乌海市人民政府所在地海勃湾区相距28公里。距内蒙古自治区首府呼和浩特市550公里，距鄂尔多斯市人民政府驻地东胜区330公里。与宁夏回族自治区首府银川市相距128公里。