百灵庙镇地处达尔罕茂明安联合旗中部偏南，东与达尔汗苏木毗邻，南与乌克镇交界，西接明安镇、白云鄂博矿区，北与达尔汗苏木交界。区域面积627平方千米。

百灵庙镇地处阴山山脉的大青山北麓，地势南高北低，地形南部属丘陵区，中西部有低山陡坡，北部属高平原台地。平均海拔1376米。

百灵庙镇属温带大陆性季风气候，特征是干旱少雨，风大沙多，热量不足，无霜期短，但日照资源丰富，雨热同期，昼夜温差大，有效积温高，多年平均气温3.4℃，年平均日照时数3172小时，年平均降水量257毫米，无霜期年平均105天，年平均大风日数68天，年平均蒸发量2752毫米，全年主要风向为西北风，平均风速5米/秒。

百灵庙镇境内主要河流艾不盖河发源于西南犄劳以根山地，向东流又折向北流，最终汇入腾格淖尔，全长约205千米。流域面积12100平方千米。该河一级支沟7条，其中条塔尔洪河流经百灵庙镇。

百灵庙镇主要自然灾害有旱灾、虫灾等。旱灾最严重为2005年，是40年一遇的旱灾；虫灾最严重为2003年，虫口密度达到每平方米20.03万头，影响范围500万亩。

2011年，百灵庙镇境内矿藏资源主要有稀土、铁、煤、金、萤石、铜等；水资源丰富，有着丰富的浅层水资源；其他自然资源中风能资源、土地资源；另有多种树木资源和野生动物资源。

2011年末，百灵庙镇辖区总人口30782人，其中城镇常住人口28358人，城镇化率92.12%。

2017年末，百灵庙镇常住人口41498人。

截至2018年末，百灵庙镇户籍人口25204人。

2018年，百灵庙镇有工业企业25家，其中规模以上工业企业7家，营业面积超过50平方米以上的综合商店或超市5家。

2011年末，百灵庙镇有4家银行和金融机构开设了分行或设立了办事处。

2011年，百灵庙镇有耕地面积48763.5亩。粮食作物以小麦、玉米为主，生产粮食4732吨。畜牧业以饲养生猪、羊、牛为主，生猪年末存栏7929头；羊年末存栏42855只；牛年末存栏18728头。农牧民人均纯收入8416元。

2011年，百灵庙镇有工业园区3个，大型矿业公司28家。

2011年末，百灵庙镇有文化站1个，农家书屋11个，藏书17171册，广播电视台1个，镇内居民都可收看到60多套广播电视节目，学校运动场地5处。每年定期举办的体育活动有中小学生运动会、全旗职工运动会。经常参加体育活动的人员占常住人口的40%。

2011年末，百灵庙镇有幼儿园8所，在园幼儿1225人，专任教师98人，小学2所，在校生3517人，专任教师271人，小学适龄儿童入学率100%；初中3所，在校生2398人，专任教师273人，初中适龄人口入学率、九年义务教育覆盖率均达100%；高级中学1所，在校生753人，专任教师93人。

2011年末，百灵庙镇有医院2个，妇幼保健所、卫生防疫站、社区、嘎查（村）卫生室19个；病床320张。专业卫生人员110人。

2011年，百灵庙镇有城镇最低生活保障户数1392户，人数2785人。农村牧区最低生活保障户数175户，人数597人，五保供养人员、社会优抚人员共计130人。全镇城镇居民养老保险参保人数为4465人，农村牧区养老保险参保人数为2526人，城镇居民医疗保险参保人数为764人，新型农村合作医疗保险参保人数为6400人。民政部门资助参加合作医疗3382人，共支出37.79万元。

2011年，百灵庙镇已形成以公路为主的交通运输方式，有104省道、2211省道过境。

2011年，百灵庙镇境内有全国重点文物保护单位1处，省级文物保护单位2处，全区爱国主义教育基地1处。