Golmud liegt isoliert auf ca. 2.800 m Höhe im zentralen, südlichen Bereich des wüstenhaften Qaidam-Beckens, zwischen dem Kunlun-Shan-Gebirge und dem Qarhan-Salzsee. Um das Stadtzentrum herum befinden sich insgesamt 20 Salzseen verschiedener Dimensionen. Die nächsten größeren Orte sind Lhasa (1.165 km entfernt), Xining (781 km) und Dunhuang (524 km).
Golmud wird auch oft, als die größte Stadt der Welt bezeichnet, da ihre Fläche in etwa der Größe von Griechenland entspricht. Dabei leben nur etwa 270.000 Einwohner in der Stadt, davon etwa 90 Prozent im Stadtzentrum.
Golmud ist eine Stadt mit großem Entwicklungspotential für den Tourismus. Im Umkreis der Stadt finden sich einzigartige natürliche Landschaften wie die Quelle des Jangtse, das Kunlun-Gebirge, den Sandwüstenwald und vieles andere. Das Tanggula-Gebirge ist ein Naturschutzgebiet für Wildtiere.