İlçe, volkanik ve kayalık, etrafı tepelerle çevrili bir arazi görünümü arz eden yüksek platoların geniş alanlara yayıldığı, fazlaca düzgün arazinin olmadığı kısmen çorak ve tuzlu topraklara sahip bir yapıdadır. Doğusunda Tekman ilçesi, Batısında Tercan ilçesi, kuzeyinde Erzurum ili ve Güneyde Bingöl ili, Karlıova ve Yedisu ilçeleri ile çevrilidir. Erzurum'a 52 km mesafede bulunmaktadır.
1986 yılında hizmete giren Erzurum-Bingöl Karayolu ilçeden geçmektedir. Bingöl ilinin Karlıova ilçesine 61 km mesafededir. Erzurum-Bingöl kara yolu üzerinde yer almaktadır. İlçe Doğu Anadolu Fay Sistemi ve Kuzey Anadolu Fay Sistemi üzerinde yer aldığı için 1. derecede Erzurum'un deprem tehlikesine sahip ilçelerinden biridir. Sanayisi gelişmeyen ilçenin temel geçim kaynağı tarım ve hayvancılıktır.