O município de Nova Guarita está localizado na região Norte de Mato Grosso, a aproximadamente 667 km de Cuiabá, possuindo área territorial de 1.121,928 km², conforme dados do IBGE de 2025. Integra a Mesorregião Norte Mato-Grossense, a Microrregião de Colíder e está inserido na Região Intermediária e Imediata de Sinop.

O município apresenta relevo caracterizado pelo Planalto Residual Norte Mato-Grossense e Serra do Cachimbo, estando inserido na Grande Bacia Amazônica. Sua formação geológica é composta por coberturas não dobradas do Proterozóico com granitóides associados, Formação Iriri, Complexos Metamórficos Arqueanos e Pré-Cambriano Indiferenciado, além do Complexo Basal e da Faixa Móvel Rio Negro-Juruena.

O clima é equatorial quente e úmido, com período de seca entre junho e agosto, temperatura média anual de 24ºC e precipitação média de aproximadamente 2.500 mm ao ano.