Ağaçören İlçesi İç Anadolu Bölgesinin Orta Kızılırmak Bölümünün güneyinde yer almaktadır.
Kuzeyinde Sarıyahşi İlçesi, Doğusunda Ortaköy İlçesi Güneyi Aksaray Merkez İlçesi ve Batısı ise Şereflikoçhisar İlçesi sınırları ile çevrilidir. İlçenin toplam yüzölçümü 385.000 hektar olup,rakımı ortalama 1100 M´dir.
İlçenin yerleşim alanı Plato durumundadır. Güney ve Doğu bölümleri yörenin volkanik dağları olan Ekecik ve Hasandağı volkan küllelerinin soğuyarak sertleşmesiyle oluşan yumuşak (Yörede kefek taşı denen) kayalarla kaplanmıştır.
Genelde toprak yapısı kumlu,kireçli ve çoraktır. İlçemiz konum olarak gelişmeye elverişli bir yerdedir. Dalgalı bir görünüm arz eden toprakları üzerinde hakim bitki örtüsü Bozkır (Step) bitki örtüsü ile kaplıdır.
Bu bitkiler Geven, Çakır dikeni, Kekik, Borcak vs. ağaç türü bitkiler ise küçük akarsu boylarında yetişen Söğüt, kavak iğde ağaçlarıdır. İlçenin belli başlı tek akarsuyu Güney Batısında bulunan Peçenek Özü Çayıdır.
İlçenin bir çok deresi mevcut olup,üzerinde göletler yapılmış ve tarım alanlarının sulanmasında kullanılmaktadır. Belli başlı dereleri Kiliseözü, Çelikgöl Camili ve Kederli dereleridir.
İklimi karasal olup,kısa geçen yazlar sıcak ve kurak,uzun geçen kışlar ise oldukça soğuktur. Yağan kar ve yağmurlar taşkın ve sel gibi afetlere sebebiyet vermektedir. İlçenin batısı genelde diğer bölgelere oranla ılık ve rutubetlidir.
Bunun nedeni ise İç Anadolu Bölgesinin en büyük gölü olan Tuz Gölü ve Hirfanlı barajına yakın olmasındandır
Yer imleri